실험 3 : 주파수-전압 변환회로

   (F/V Converter)

【 이론 】

주파수-전압 변환기(Frequency-Voltage Converter)란 입력된 주파수에 비례한 DC 전압출력으로 바꾸어 주는 회로를 말하며 그림 17-9는 DC~10KHz 까지 동작할 수 있는 F-V 콘버터이다. 그림 17-9에서 변환기는 입력 주파수 파형에 선형적으로 비례하는 출력전압을 발생한다. 비교기의 입력에서

$$ F_"IN"~

이 "0"이면 비교기 출력도 "0"이 되어 OP AMP의 가산접속 회로에 분배되고, 이 양은 번갈아 OP AMP의 출력에서 전압 펄스를 내는 피드백 저항을 통해 흐른다. R_INT에 걸리는 콘덴서(C_INT)는 이 펄스를 평균해서 입력 주파수에 선형적으로 비례하는 DC 전압으로 바꾸어 준다.

이 회로에서 입력 주파수와 출력 전압과의 관계는 다음과 같다.

F_IN의 변화에 대한 응답속도는 R_INT와 C_INT에 의해 결정되며 V_OUT에 포함된 리플의 총합은 C_INT와 입력 주파수에 반비례한다. C_INT를 증가시키면 리플을 줄일수 있는데 낮은 주파수에 대해서는 1μF~100μF가 아주 적절한 값이다. 이 회로를 단전원에서 동작시킬때 V_REF 전압은 OP AMP의 OFFSET입력 단자(+)와 SW에 연결된 V_REF 단자와의 전압차에 의해 정해진다. 만약, 입력신호가

$$ +- 200mV~

보다 작은 경우는 비교기(Comparator)가 이 신호를 인식하지 못하므로 최소한 이값보다 큰 입력을 가하여야 할것이다. 또한, 입력 주파수를 최대 100kHz까지 사용하고자 한다면 R_INT의 값을

$$ rm 100k OMEGA~

보다 낮은걸로 교체하면 될것이다. 단극의 입력신호를 사용할 경우 그림 17-10과 같이 OFFSET 회로에서 사용한 저항회로와 같은 구성을 적용하거나 결합 콘덴서를 연결하여 사용할 수 있다.

f₀와 f₀/2는 F-V 모드에서는 일반적으로 사용하지 않는다. 만약, 이 출력에 버퍼를 부가회로로 연결하여 약간 응용한다면 f₀는 입력 파형을 추종할 것이다. 단, f₀는

$$ F_"IN"~

에 대해

$$ 3 mu s

지연되며, 회로에서 주파수 출력 f₀의 한주기는 f₀/2의 반주기가 될것이다.