引言频率信号是传感器与测量系统之间信息传输的重要形式之一。相比模拟电压信号频率信号具有抗干扰能力强、信号传输距离远、便于数字化处理等显著优点。在转速测量、流量测量、振动频率分析等领域都需要将频率信号转换为便于采集和显示的电压信号。F/V转换技术是实现这一转换的核心技术。青岛智腾微电子有限公司推出的JLH204209系列转速变换器电路采用HTCC高温共烧陶瓷工艺和SIP系统级封装内置精密基准电路、滤波整形电路和F/V变换器输出零点小于10mV、满量程4.8V的线性电压为转速和频率信号的精密测量提供了可靠的模块化解决方案。一、频率信号的特点与优势频率信号最重要的优点是抗干扰能力强——叠加在频率信号上的噪声只影响过零点检测不会改变频率本身。信号幅度衰减不影响频率信息便于长距离传输。频率信号可直接用数字计数器测量不需要ADC。常见的频率信号来源包括磁电式/光电式/霍尔式转速传感器、涡轮/涡街流量计、经整形后的振动传感器信号等。二、F/V转换的基本原理2.1 电荷平衡式F/V转换电荷平衡式F/V转换器采用闭环反馈机制输入脉冲触发积分器对信号积分当积分电压达到比较器阈值时恒流源从积分电容抽除固定电荷。上述过程反复进行振荡频率与输入脉冲频率成正比经低通滤波提取平均分量后输出电压与输入频率成线性关系。其主要优点包括线性度好频率范围宽DC至数百kHz噪声低。2.2 信号滤波与整形JLH204209系列在输入端设置了RC滤波网络和电压比较器可将幅度、波形各异的转速传感器信号统一整形为标准方波信号。内置多阶低通滤波器在保证足够响应速度的前提下有效抑制输出纹波输出电压纹波小于10mVpp。2.3 V/F与F/V的结合应用V/F和F/V转换器结合使用可实现模拟信号的电气隔离传输、远距离传输和多路复用。先V/F转换→光耦隔离→F/V还原的方案隔离效果优于线性光耦传输精度更高。三、典型工业应用3.1 转速测量JLH204209系列专为转速传感器设计内置信号调理、滤波整形和F/V转换功能可直接输出与转速成正比的标准电压信号。采用HTCC陶瓷封装工作温度范围宽特别适合石油、化工、煤矿等工业现场。3.2 流量测量涡轮流量计、涡街流量计的输出都是频率信号。F/V转换器的精度直接影响流量计的系统精度高精度流量测量要求F/V转换的非线性误差小于0.1%。四、SIP F/V转换模块的设计优势JLH204209系列将F/V转换所需的全部电路集成在单一模块内精密基准电路、输入放大和整形电路、F/V核心转换电路、多阶低通滤波器、输出缓冲放大器。采用双列直插陶瓷封装金丝键合互连完全采用国产器件方案。总结F/V转换技术是连接频率信号与模拟/数字系统的关键技术。SIP混合集成电路技术为F/V转换模块的小型化、高可靠化和国产化提供了理想的实现平台。关于青岛智腾微电子有限公司青岛智腾微电子有限公司ZITN是国家级专精特新重点小巨人企业专注厚膜混合集成电路20余年参与配套航天火箭发射任务超300次具备从芯片设计到SIP封装的全国产化自主能力。