小型化全国产I/F变换电路模块原理及举例

I/F变换模块是一种模数转换电路，它接收一个模拟电流信号(通常是4-20mA或0-20mA等标准工业信号)，并产生一个数字脉冲频率信号，其频率值与输入的电流大小成正比。

输入 (I)：模拟电流信号。例如，4mA对应量程的0%，20mA对应量程的100%。

输出 (F)：数字频率信号(方波脉冲)。例如，0Hz对应4mA，10kHz对应20mA。

这种转换结合了模拟信号的抗干扰能力和数字信号的易处理性，特别适合长距离传输和单片机(MCU)采集。

基本原理：最常见的I/F转换电路基于电荷平衡式技术，其核心部件是一个积分器和一个单稳态触发器。

其工作流程可以简化为以下过程：

积分：输入电流(经电阻转为电压)对积分电容进行充电，积分器的输出电压线性下降。

比较：当积分器输出电压下降到参考电压时，比较器翻转，触发单稳态触发器。

放电(脉冲产生)：单稳态触发器产生一个固定宽度的脉冲。此脉冲一方面作为频率输出，另一方面控制一个开关，使一个恒定的反向放电电流对积分电容进行放电。

循环：放电结束后，电路恢复到积分状态，整个过程周而复始。

关键点：在一个完整的周期内，充电的电荷量等于放电的电荷量(电荷平衡)。输入电流越大，积分器电压下降得越快，单位时间内产生的脉冲数(频率)就越高。输出频率与输入电流成正比。

下面我们以DLMIF164 IF变换电路模块为例。

 

DLMIF164 IF变换电路模块

DLMIF164 IF变换电路模块是由青岛智腾微电子有限公司自主研制的电路产品，主要应用于测量系统、自动控制系统及数模转换系统中。该模块基于电荷平衡式原理，集成了电流积分、阈值比较、恒流驱动、同步输出等功能。可用于将单路模拟电流信号转换成周期性频率信号。

电气特性

1、电路推荐工作条件如下

1)工作电压：

VSS1=+15V±0.2V，稳态工作电流<20mA;

VEE1=-15V±0.2V，稳态工作电流<20mA;

VSS2=+5V±0.1V，稳态工作电流<30mA;

VEE2=-5V±0.1V，稳态工作电流<30mA;

2)工作温度范围TA：-55℃～+85℃。

2、电特性

DLMIF164 IF变换电路

外形尺寸

模块采用厚膜工艺，塑封BGA封装，管脚数29个，管脚采用铅锡合金;外形尺寸如下图所示的规定。单位：mm