Electronica

Convertidores Voltaje a Frecuencia y de Frecuencia a Voltaje.

Los conversores V/F y F/V pertenecen a la categoría de funciones electrónicas de “conversión de datos”, cuya misión es la transformación del formato de la información. Sin embargo, desde un punto de vista estructural están estrechamente relacionadas con los osciladores de relajación y los temporizadores de disparo único, lo queaconseja su estudio en el contexto de estas funciones. Presentan aplicaciones en telemetría o control remoto, donde es importante convertir una información analógica en variaciones de una señal de frecuencia, que puede ser transmitida y decodificada en destino de una forma más precisa e inmune al ruido que la señal analógica de partida. Otro dominio de aplicaciones de estos circuitos es el delaislamiento de señales.

Conversores tensión/frecuencia (V/F)

Este tipo de circuitos producen en la salida una señal cuya frecuencia es directamente proporcional a la tensión analógica de su entrada. Se trata de módulos de “codificación” cuya función es transformar una señal analógica en una frecuencia estable que pueda ser transmitida a largas distancias. Frente a los osciladores controlados portensión (VCO), los conversores V/F presentan unos requerimientos más restrictivos de funcionamiento, que se pueden enumerar en los siguientes puntos:

* Rango dinámico; un conversor V/F debe tener un rango dinámico en las entradas de al menos 60 dB (esto es, 1000:1). En muchos diseños el rango típico es de 80 dB, cubriendo tensiones de entrada desde 1 mV a 10 V.

* Rango de frecuencia;ha de corresponderse al rango dinámico de la señal analógica de entrada. Para un rango dinámico de 80 dB la frecuencia de salida estará entre 1 Hz y10 KHz, ó 10 Hz a 100 KHz.

* Linealidad; la conversión V/F debe presentar unas características extremadamente lineales, con un error mucho menor del 1% del fondo de escala. En los diseños de precisión, los errores de linealidad deben serinferiores al 0.1%.

* Factor de escala preciso y estable; Normalmente este parámetro (ganancia) se ajusta externamente. En una gran cantidad de las aplicaciones que hacen operar los circuitos en el rango 1 Hz-10 KHz el factor de escala se fija típicamente a 1 V/KHz. Además, este factor de escala debe ser estable frente a cambios en la temperatura o la tensión de alimentación.

* Forma de onda dela salida; no suele ser éste, en general, un factor crítico en un conversor V/F. Sus niveles son normalmente compatibles con los de las señales lógicas. La mayoría de los conversores V/F proporcionan como salida pulsos de anchura constante cuya frecuencia de aparición es proporcional a la señal de entrada.

Existen en el mercado una gama amplia de conversores V/F monolíticos que superan enrango dinámico, linealidad y estabilidad los requisitos expresados en los puntos previos. Estos circuitos se pueden clasificar en dos grupos de acuerdo con la técnica de circuito usada en su diseño:
1) circuitos que operan con multivibradores de amplio barrido.
2) circuitos que operan sobre osciladores con balance de carga.

Los circuitos del primer tipo son esencialmente multivibradorescontrolados por tensión, diseñados para satisfacer los estrictos requerimientos impuestos para estas funciones; se trata normalmente de versiones estabilizadas en temperatura de la estructura básica CCO acoplada por emisores que se muestra en la figura.

El segundo tipo de circuitos, los basados en balance de carga, presentan peculiaridades respecto a las estructuras generadoras de señal,además agrupan la mayor parte de los circuitos conversores V/F monolíticos. Los conversores V/F con balance de carga operan (de ahí su nombre) “balanceando” un flujo de carga hacia y desde un condensador de integración. La figura a continuación muestra un diagrama de bloques simplificado de un circuito de este tipo, en donde pueden distinguirse sus cuatro elementos básicos.

1) Monoestable de...