Привет.
Короткая версия вопроса:
Хочется сделать преобразователь частоты в напряжение, где-то слышал, что можно его сделать на операционном усилителе, но ни теорию ни конкретную схему не нашёл.
Сигнал имеет заполнение около 70% (генерируется таймером 555), частота не выше 500КГц (сейчас на макетке дома до 200КГц).
Применять специальные микросхемы типа lm331 не хочется, микроконтроллер применять то же не хочется (хочется покопаться с аналоговыми решениями).
Краем глаза видел решение на таком же 555 таймере, те теоретически генератор и преобразователь можно сделать на одном сдвоенном таймере, смущает только то, что у сигнала скважность не 50%.
Вопрос, правда ли, что на ОУ можно сделать преобразователь частоты в напряжение, если да, то где можно почитать? Если нет, получится ли сделать на втором 555 таймере? Есть ли более простое решение сделать такой преобразователь не используя специализированных микросхем или микроконтроллера?

Длинная версия
Есть некий переменный конденсатор, который хочется померять. Хочу сделать это аналоговыми методами на коленке, из академического интереса.
Почему интересует схема на ОУ, прочитал, что можно сделать генератор частота которого зависит от ёмкости на триггере Шмитта, который в свою очередь можно сделать на операционном усилителе, тогда можно сделать генератор, преобразователь на одной микросхеме и там же привести Vout к какому-то диапазону напряжений и фильтр забабахать (если делать на lm324).
Видел решение на сдвоенном таймере, но пока не вникал в его суть.
Для меня проще всего было бы сделать на каком-нибудь stm8, но хочется хардкора.
Готовые преобразователи стоят как микроконтроллер, а плюшек меньше.
Может быть есть какое-то изящное решение о котором я не знаю?

Один из вариантов решения следующий: по фронту (или спаду) импульса входного сигнала запускается одновибратор, выходной импульс которого далее поступает на интегратор. Выход интегратора и есть преобразованное значение.

Да чё там думать то? Сразу сигнал на интегрирующую цепочку. А размах с неё на диодный детектор и вот тебе напряжение.

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотровщик Gerber-файлов от PCBWay + Услуги 3D печати

Интегрирующая цепочка это конденсатор к примеру? Я понимаю как с помощью ШИМ, можно получить разное напряжение на конденсаторе. Но в моём случаи, скважность не меняется, меняется частота.
Или ключевое слово "диодный детектор"?

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества.

Подробнее>>

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.

Подробнее>>

А как быть при разной скважности? Или при ее нестабильности? Интегратор - он ведь интеграл (площадь) берет...

Скважность обещали стабильную. А РЦ-цепь -- простейший ФНЧ. Пусть будет нелинейная, но простейшая и надёжная частотная зависимость.

Стабильности нет даже у кварца и атомных часов. А по поводу статьи, хочу добавить автору, что 555-й таймер на 20-ти кГц уже нехило валит фронты, и вообще микросхема позиционируется до частоты 100 кГц...

Поищите поиском "Аналоговый частотомер", найдёте множество схем как сложных, так и очень простых...

Но согласитесь же, в итоге придём к следующему:
Нормируем амплитуду,
Усиливаем,
ФНЧ,
Вольтметр.

Читайте эту тему. В ней и теория вкратце описана.
viewtopic.php?p=1964910#p1964910
Хотя там больше говорят про частотный детектор, но это сути не меняет.

Всё равно не догоняю, если скажность не меняется, то не зависимо от частоты соотношение заполнения и скважности останется тем же, значит будет одно и то же напряжение на конденсаторе.

У меня в datasheet написано, до 500КГц, на 200КГц фронты были нормальные, жалко забыл картинку сделать.

Ок, спасибо. Буду копать в эту сторону.

Здорово, поиском искал "преобразователь частоты, эту тем не видел, буду изучать.

Вчера собрал генератор на триггере Шмитта (вместо таймера), по этой схеме:

Если кому интересно, то вот осциллограммы:
Минимальная ёмкость:

Максимальная:

Резистор был что-то около 20КОм, экспериментировал с резисторами, остановился на 200КОм. При минимальной ёмкости наблюдалась нестабильность частоты +-10%, добавил параллельно измеряемому конденсатору - конденсатор 68пФ ( минимальная ёмкость измеряемого конденсатора единицы пикофарад), получилось так:


Стабильность генерации повысилась.

Обещанной скважности 50% не получил, хотя на сколько понимаю теорию работы триггера Шмитта, должно было получится.
Пока думаю на сам триггер, он был откуда-то выпаян, может полумёртвый или с плохими характеристиками.

Поставь LM29077LM2917

Да, я знаю, что есть FtV преобразователи, но выше написал, что хочу собрать на коленке.
Сейчас появилась мысль пошукать по даташитам, может есть подробная структурная схема.
Пока начитавшись в симуляторе собрал такую схему:

Идея формировать на выходе импульсы длиной равной периоду наибольшей возможной частоты, когда частота будет падать, получится некий аналог шим, но в железе пока не заработало.

Так в том даташите насчет структурных схем...

Непонятно что-то. =)
Я с аналоговой электроникой на вы, надо что-то подробнее или хотя бы какие блоки на оу сделать и как их соединить.

Вот пример из даташита на ne555:

Сорри, в конце нашёл эквивалентную схему.

Искал решение задачи преобразования частота - напряжение при частотах до 1 кГц. На форуме упоминалась LM2907 и 1108ПП1 и это кажется неплохой выход из положения. Но набрел на эту тему и стало интересно:

Странно это, ведь интегратор будет постоянно суммировать общую площадь импульсов, неважно откуда - с генератора или с формирователя (одновибратора). Так как общая площадь импульсов растет всё время, то напряжение на интеграторе будет монотонно возрастать до напряжения питания. Примерно так:



Как же интегратором измерять частоту ?

Интегратор не есть интегрирующая цепочка. Интегрирующая цепочка (например, RC) есть ФНЧ. Если вы подберете ее параметры так, чтобы на выходе было среднее за несколько периодов, то при подаче импульсных сигналов с одинаковой амплитудой и длительностью импульсов но разной частотой (от одновибратора), на выходе будет напряжение, прямо пропорциональное частоте.
Чтобы мерить частоту интегратором, схему нужно модифицировать, чтобы она определяла среднее значение.