Guida completa ai convertitori V-F e F-V: funzionamento e parametri tecnici

In questo appunto viene descritto il cosiddetto convertitore V-F e F-V. Il convertitore V-F è un circuito capace di elaborare il segnale di ingresso e di produrre in uscita un treno di impulsi (o un’onda quadra) di frequenza proporzionale al valore della tensione applicata in ingresso;

Funzionamento del convertitore V-F

Un convertitore V-F è un circuito capace di elaborare il segnale di ingresso e di produrre in uscita un treno di impulsi (o un’onda quadra) di frequenza proporzionale al valore della tensione applicata in ingresso; l’intervallo di frequenza si estende di solito da pochi hertz a 10 kHz e, per certi dispositivi, da 0,1 Hz a 100 kHz.

La maggior parte dei convertitori tensione–frequenza si basa sulla tecnica del bilanciamento di carica; è costituito da un integratore seguito da un comparatore, da un monostabile e da un transistor che funziona come interruttore.

Caratteristiche del convertitore F-V

Un convertitore F-V, invece, è un circuito capace di produrre in uscita una tensione proporzionale alla frequenza del treno di impulsi o dell’onda quadra presente in ingresso.

I fattori e i parametri che solitamente assumono maggior rilievo per la scelta e l’impiego dei convertitori V-F e F-V sono i seguenti:

Parametri tecnici dei convertitori

1. tensione di riferimento, generalmente duale, ma anche unipolare;
2. tensione di ingresso massima, in genere dipendente dai valori delle alimentazioni. Spesso con i valore della tensione vengono specificati quelli della resistenza limitatrice da collegare all’ingresso analogico: talvolta vengono indicati i valori massimi della corrente di ingresso;
3. campo di frequenza di lavoro, che in alcuni tipi di convertitori arriva fino a 1 MHz. Si noti che i valori specificati non sempre garantiscono la stessa linearità in tutto il campo di frequenze;
4. fattore di scala, che rappresenta il rapporto tra la frequenza di uscita e la tensione applicata in ingresso;
5. ampiezza del segnale di uscita: il segnale di uscita è di tipo impulsivo e commuta tra due livelli, alto e basso;
6. livelli del segnale di ingresso: sono legati alla tensione di alimentazione del convertitore e alla tensione di riferimento del comparatore interno;
7. segnale analogico in uscita: viene indicato generalmente un valore massimo o il campo di variazione per una data corrente di uscita.

Per l’integrato RC4151, ad esempio, l’escursione del segnale di uscita è espressa in funzione dei componenti circuitali.