已故模擬專家Bob Pease和JimWilliams都喜歡用VFC(電壓-頻率轉(zhuǎn)換器)電路(參考文獻1~5)。本設(shè)計是獻給他們的一種低價而高性能的電路。從一家本地電子商店，只要花幾美元就能買所有元件。

電路有高的輸入阻抗，采用單電源工作，與微控制器直連。對于高達700kHz的頻率，其線性誤差小于0.1%，動態(tài)范圍為60dB。電路采用了積分器、比較器和單穩(wěn)架構(gòu)(圖1)。輸出頻率與輸入電壓成正比：f=(1/VCCtOS)VIN，其中，VCC是5V電源，tOS是單穩(wěn)產(chǎn)生的脈沖周期，按照下式： tOS=0.7×ROS×COS。電源VCC必須經(jīng)過濾和穩(wěn)壓。如果電源波幅有變化，則校正曲線的斜率也會改變。

由于式中不含積分器中使用的CINT和RINT，因此對它們沒有精確性或穩(wěn)定性的要求。不過，電容CINT和COS必須有低的介質(zhì)吸收率。

圖1，三只廉價IC和少量無源元件，制成了一個有良好線性度、速度和動態(tài)范圍的VFC

開關(guān)S1和R1、C1與R2組成的定時網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了一個起動電路。這一步確保了電路能在任何輸入電壓下起振。接通電源以后，開關(guān)保持閉合約1s，使CINT完全充電。當(dāng)開關(guān)打開時，CINT開始以一個固定電流充電，這個電流由輸入電壓幅度所確定。結(jié)果是，在積分器的輸出端有一個上升的斜坡。當(dāng)斜坡達到2.5V時，IC2產(chǎn)生一個脈沖，因為2.5V是IC2的1B輸入端施密特觸發(fā)器的閾值電平。由于脈沖幅度大于輸入電壓，因此通過CINT的電流反向，CINT部分充電(圖2)。

圖2，由于脈沖幅度大于輸入電壓，通過CINT的電流反向，CINT部分充電

當(dāng)脈沖結(jié)束時，積分器開始另一次爬升的斜坡，重復(fù)這個循環(huán)。因為內(nèi)置了施密特觸發(fā)器，電路不需要單獨的比較器IC。大多數(shù)應(yīng)用無需任何調(diào)整就可使用。只需要用電位器調(diào)整滿量程頻率，電位是圖1中ROS的一部分。

不同頻率區(qū)間下的性能

可以選擇不同的頻率覆蓋區(qū)間(表1)，每個區(qū)間都有自己的CINT和ROS值。這些區(qū)間的線性度各不相同。表中將線性誤差顯示為在2mV~2V范圍內(nèi)，對于輸入值的11個等間距值，滿量程頻率的百分比。