trabajo electronica
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TRABAJO 4 ALUMNO: IVÁN GARCÍA REBOREDO CURSO: 1º MASTER INGENIERÍA INDUSTRIAL
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Buscar el máximo número de Circuitos integrados que realicen la conversión tensión frecuencia. Realizar un resumen o análisis comparativo de todos los integrados encontrados
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TRABAJO 4
ALUMNO: IVÁN GARCÍA REBOREDO
CURSO: 1º MASTER INGENIERÍA INDUSTRIAL
ÍNDICE
1. INTRODUCIÓN ................................................................................................... 3
2. CIRCUITO INTEGRADOS ENCONTRADOS ..................................................... 3
3. BREVE RESUMEN ............................................................................................. 3
3.1 Descripción del LM331: ............................................................................... 3
3.2 Diagrama interno del LM331: ...................................................................... 4
3.3 El LM331 como conversor frecuencia a tensión: ......................................... 4
3.4 El LM331 como conversor tensión a frecuencia: ......................................... 5
3.5 Principales características del LM331: ........................................................ 5
3.6 Descripción del LM2907/2917: .................................................................... 7
3.7 El LM2907/LM2917 como conversor frecuencia a tensión: ......................... 8
3.8 Principales características del LM2907/LM2917: ........................................ 9
3.9 Descripción del AD650: ............................................................................. 10
3.10 El AD650 como conversor frecuencia a tensión: ..................................... 11
3.11 El AD650 como conversor tensión a frecuencia: ..................................... 11
3.12 Principales características del AD650: .................................................... 12
3.13 Descripción del VFC32: ........................................................................... 12
3.14 El VFC32 como conversor frecuencia a tensión: .................................... 14
3.15 El VFC32 como conversor tensión a frecuencia: .................................... 14
3.16 Principales características del VFC32: .................................................... 15
3.17 Descripción del XR4151: ......................................................................... 15
3.18 El XR4151 como conversor frecuencia a tensión: ................................... 16
3.19 El XR4151 como conversor tensión a frecuencia: ................................... 16
3.20 Principales características del XR4151: .................................................. 17
4. HOJAS DE DATOS DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS (DATASHEP) ......... 18
1. INTRODUCIÓN
Los circuitos integrados que realizan la conversión tensión frecuencia, convierten
un voltaje de entrada analógico en un tren de pulsos cuya frecuencia de salida es
proporcional al nivel de entrada. Se utilizan en aplicaciones de conversión
analógica a digital donde la velocidad no es un factor crítico, también operan
como convertidores de frecuencia a voltaje y pueden ser utilizados como
convertidores de señales digitales a análogas de baja frecuencia.
Algunas de sus aplicaciones son:
Control de velocidad de motores, medición de flujo, demodulación de FM,
transmisión de datos, aislamiento de sistemas, enlaces ópticos, interface de
transductores con sistemas digitales, telemetría de FM de bajo costo, aislamiento
de señales análogas.
2. CIRCUITO INTEGRADOS ENCONTRADOS
Los circuitos integrados que hemos encontrado y analizaremos en el siguiente
apartado son los siguientes: LM331 de National semiconductor, AD650 de Analog
Devices, VFC32 de Burr Brown, XR4151 de Exar, LM2907/LM2917.
3. BREVE RESUMEN
Descripción del LM331:
El conversor LM331 es un circuito integrado de gran versatilidad que puede
operar con fuente simple y con errores aceptables en el rango de 1 Hz a 10 KHz.
Está pensado para realizar tanto la conversión tensión – frecuencia, como para la
conversión frecuencia–tensión. El conversor de LM331 es ideal para su uso en
circuitos de bajo costo.
Cuando la salida se usa como un convertidor de voltaje a frecuencia, nos da un
tren de impulsos a una frecuencia precisamente proporcional a la tensión de
entrada aplicada. Por lo tanto, proporciona todas las ventajas inherentes de las
técnicas de conversión de voltaje a frecuencia, y es fácil de aplicar en todas las
aplicaciones estándar de convertidor de voltaje a frecuencia.
Diagrama interno del LM331:
El LM331 como conversor frecuencia a tensión:
El LM331 como conversor tensión a frecuencia:
Principales características del LM331:
Los siguientes datos que consideramos son los más relevantes a la hora de elegir
un conversor:
Error de no linealidad de la escala (Tmin < T < Tmax): ± 0,02 % de fondo de
escala.
Error de no linealidad de la escala (circuito típico de aplicación)): ± 0,14 % de
fondo de escala.
Factor de conversión de la escala (ganancia):
G min = 0,90
G tip = 1,00
G max = 1,10
Cambio de la ganancia con Vcc (de 4,5 V a 10 V): ± 0,1 % / V
Estabilidad en temperatura de la ganancia: ± 50 ppm / ºC
Estabilidad de la ganancia en el tiempo (sobre 1000 hs): ± 0,02 % de fondo de
escala.
Referencia de voltaje (pin 2):
V min = 1,70 V
V tip = 1,89 V
V max = 2,08 V
Estabilidad en temperatura: ± 60 ppm / ºC
Estabilidad en el tiempo (sobre 1000 hs): ± 0,1 %
Fuente de corriente (pin 1):
I min = 116 μA
I tip = 136 μA
I max = 156 μA
En las hojas de datos del fabricante encontramos también curvas donde de
manera más grafica vemos cómo evolucionan las datos de nuestro interés en
función de alguna de las variables del sistema (temperatura, tensión de
alimentación, etc.)
Descripción del LM2907/2917:
El LM2907/2917 son conversores de menor precisión y menos versátiles que el
LM331, ya que solo realizan la conversión de frecuencia a tensión.
En su circuito interno incluye: un comparador de tensión en la entrada con una
función de histéresis, una bomba de carga como convertidor frecuencia en tensión
y un amplificador operacional con un transistor de salida.
Los diagramas de bloques de los circuitos internos los observamos en las
siguientes figuras:
En la figura siguiente vemos un circuito típico de aplicación sugerido por el
fabricante en las hojas de datos para la conversión (frecuencia – tensión):
La serie LM2907, LM2917 comprende convertidores de frecuencia a voltaje
monolíticos con un Amplificador Operacional / Comparador de alta ganancia
diseñado para operar un relé, lámpara u otra carga cuando la frecuencia de
entrada alcanza o excede un intervalo. El tacómetro usa una técnica de bomba de
carga y ofrece conversión de frecuencia con un bajo rizado, protección de entrada
total en dos versiones (LM2907-8, LM2917-8) y salida balanceada a tierra para
una frecuencia de entrada cero.
Algunas de las ventajas que presentan son:
Salida balanceda para una frecuencia de entrada cero.
Fácil de usar: VOUT = fIN x VCC x R1 x C1
Una red RC proporciona la conversión de frecuencia.
Zener regulador en el chip el cual permite exactitud y estabilidad en la
frecuencia para la conversión de voltaje a corriente (LM2917).
Algunas de las aplicaciones de estos conversores son:
Frecuencia de conversión de voltaje (tacómetro), Tacómetro de mano.
Velocímetros.
Control de crucero, control de cierre de la puerta de Automoción, control
del embrague, control de Hornos.
El LM2907/LM2917 como conversor frecuencia a tensión:
Principales características del LM2907/LM2917:
Los siguientes datos que consideramos son los más relevantes a la hora de elegir
un conversor:
Error de no linealidad de la escala típica: 0,3 %
Error de no linealidad de la escala máximo: ± 1 %
Factor de ganancia de la escala:
K min = 0,9
K tip = 1,0
K max = 1,1
Fuentes de corriente (pin 2 y pin 3) I2 e I3:
I min = 140 μA
I tip = 180 μA
I max = 240 μA
Comparador de tensión de entrada:
Histéresis (tip): 30 mV
Corriente de polarización:
Ib(tip) = 0,1 μA
Ib(max) = 1 μA
AO de salida:
Offset de tensión:
Vos (tip) = 3 mV
Vos (max) = 10 mV
Corriente de polarización:
Ib(tip) = 50 nA
Ib(max) = 500 nA
Otra característica importante del LM2907 es el transistor de salida integrado que
puede absorber una corriente de hasta 50 mA, lo que le da la posibilidad al
diseñador de excitar directamente leds o reles sin componentes adicionales.
Descripción del AD650:
El AD650 es un conversor voltaje a frecuencia o de frecuencia a voltaje.
Proporciona una combinación de alta frecuencia de operación y baja no linealidad
anteriormente no disponible en forma monolítica. La monotonicidad inherente de
la función de transferencia V/F hace que el AD650 sea útil como un convertidor de
analógico a digital de alta resolución.
Tiene una configuración de entrada flexible que permite una amplia variedad de
voltaje de entrada en los formatos actuales, y una salida de colector abierto con
tierra digital independiente que permite una sencilla interfaz con cualquiera de las
familias lógicas estándar.
El error de linealidad del AD650 es típicamente 20 ppm (0,002% de la escala
completa) y 50 ppm (0,005%) de máximo a escala completa 10 kHz. Esto
corresponde aproximadamente a la linealidad de 14 bits en un circuito convertidor
de analógico a digital. El AD650 tiene un rango dinámico útil de seis décadas que
permiten efectuar medidas de resolución extremadamente alta. Incluso a escala
completa 1 MHz, la linealidad está garantizada menos de 1000 ppm (0,1%) en los
AD650KN, BD, y SD.
Además de analógico a digital, el AD650 se puede utilizar en aplicaciones de
transmisión de señales analógicas aisladas y en controladores de velocidad de
motor paso a paso de precisión. En el modo F / V, el AD650 puede ser utilizado
en circuitos de demodulador de FM tacómetro precisión.
El AD650 como conversor frecuencia a tensión:
El AD650 como conversor tensión a frecuencia:
Principales características del AD650:
Las principales características de este conversor son:
Además de muy alta linealidad, el AD650 puede operar a la frecuencia de salida a
escala completa hasta 1 MHz. La combinación de estas dos características hace
que el AD650 sea una solución económica para aplicaciones que requieren alta
resolución conversión monotónica A / D.
El AD650 tiene una arquitectura muy versátil que puede ser configurado para
acomodar tensiones bipolares, unipolares y tensiones de entrada diferenciales, o
corrientes de entrada unipolares.
Compatibilidad con TTL o CMOS, esta se logra utilizando una salida de frecuencia
de colector abierto. La resistencia pull-up se puede conectar a tensiones de hasta
30 V, o 15 V o 5 V para CMOS convencionales o niveles lógicos TTL.
Los mismos componentes utilizados para la conversión V / F también se pueden
utilizar para la conversión de F / V mediante la adición de una red de polarización
simple lógica y la reconfiguración del AD650.
El AD650 ofrece tierras analógicas y digitales separadas. Esta característica
permite la prevención de los lazos de tierra en aplicaciones del mundo real.
Descripción del VFC32:
El convertidor de voltaje a frecuencia VFC32 de voltaje a frecuencia proporciona
una frecuencia de salida con precisión proporcional a su voltaje de entrada. La
salida de frecuencia del colector abierto digital es compatible con todas las
familias lógicas comunes. Las características del integrado de entrada son que
nos da una excelente inmunidad al ruido VFC32 y baja linealidad.
La frecuencia de salida a escala completa se puede escalar en un amplio intervalo
y se determina por un condensador externo y una resistencia. El VFC32 se
puede configurar como un convertidor de frecuencia a voltaje.
El VFC32 está disponible en 14-pin DIP plástico, SO-14 de montaje en superficie,
y metal a 100 paquetes.
Este circuito integrado puede ser dañado por ESD. Burr-Brown recomienda que
todos los circuitos integrados se manejen con las precauciones adecuadas. El
incumplimiento del manejo adecuado y los procedimientos de instalación pueden
causar daños.
Los daños por ESD pueden variar de una degradación sutil del rendimiento hasta
un completo fallo del dispositivo. Los circuitos integrados de precisión pueden ser
más susceptibles a los daños debido a cambios paramétricos muy pequeños.
El diagrama de bloques del circuito interno lo observamos en la siguiente imagen:
Aplicaciones del VFC32:
- Convertidor A/D de integración.
- Transmisión de datos aislada.
- Control de velocidad de motores.
- Como tacómetro.
El VFC32 como conversor frecuencia a tensión:
El VFC32 como conversor tensión a frecuencia:
Principales características del VFC32:
- Operación hasta 500 khz.
- Linealidad excelente:
- ± 0,01% máximo a 10 khz fs
- ± 0,05% máx a 100 khz fs
- Permite la conversión de V/F o de F/V.
- Entrada de tensión o de corriente.
Descripción del XR4151:
El XR4151 es un dispositivo diseñado para proporcionar un método sencillo y de
bajo coste para la conversión de una tensión continua en una frecuencia de
repetición de impulsos proporcional. También es capaz de convertir una
frecuencia de entrada en una tensión de salida proporcional. El XR4151 es útil en
una amplia gama de aplicaciones, incluyendo transmisión y conversión de datos A
/ D y D / A.
El diagrama de bloques del circuito interno lo observamos en la siguiente imagen:
Las principales aplicaciones del XR4151 son:
- Conversión de voltaje a frecuencia y de frecuencia a voltaje.
- Conversión de A/D a D/A.
- Transmisión de datos.
- Interfaz del transductor.
- Aislamiento del sistema.
El XR4151 como conversor frecuencia a tensión:
El XR4151 como conversor tensión a frecuencia:
Principales características del XR4151:
- Simple operación de alimentación (+ 8V A + 22V).
- Salida compatible con todas las formas lógicas de pulso.
- Factor de escala programable (k).
- Linealidad de ± 0,05% en el modo de precisión típico.
- Estabilidad de la temperatura ±100% ppm / ºC.
- Alto rechazo de ruido.
- Monotonicidad inherente.
- Salida fácilmente transmitible.
- Sencillo ajuste de escala completa.
- Entrada de un solo extremo, referenciado a tierra.
- También proporciona frecuencia a la conversión de voltaje.
- Reemplazo directo para RC / RV / RM 4151.
