追求電子裝置的便攜性以及電池供電一直是一種應(yīng)用需求，其可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和電力監(jiān)控等領(lǐng)域，在某些情況下，出于對空間、功率和可靠性的考慮，系統(tǒng)供電最好1.5V單電池，然而不幸的是，絕大多數(shù)線性集成電路都不能在1.5V下工作，而且硅晶體管和二極管的600mv開啟電壓使電路設(shè)計更加困難，此外，1.5V的單電池其多數(shù)情況下的電池電壓卻只有1.3V，所有這些限制是很棘手的，尤其是在需要諸如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和采樣保持這樣復(fù)雜線性電路的功能時。

盡管存在這些問題，采用適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計依然可以設(shè)計出這種線性轉(zhuǎn)化電路，有此功底的基本都是模擬電路大師級的任務(wù)。

二、VF轉(zhuǎn)換電路是什么？

VF轉(zhuǎn)換電路就是把模擬電壓信號線性地轉(zhuǎn)換為周期性頻率信號，比如0.8v 轉(zhuǎn)換為8khz頻率信號，0.9V轉(zhuǎn)換為9Khz, 0.7v轉(zhuǎn)換為7kHz....,關(guān)鍵是要線性轉(zhuǎn)換關(guān)系且頻率間隔足夠?qū)挘闳舭?.7v->7khz, 0.8v->7.02k, 0.9v->7.04k....這是毫無意義的，因為頻率間隔太小，接收方很難識別。

三、常規(guī)設(shè)計

普通人設(shè)計時，首先是找電路結(jié)構(gòu)，比如使用比較器加可調(diào)比較電平，就可改變振蕩頻率，1.5v下工作的運放和比較器還真不好找，不過LT1018是為數(shù)不多的能在1.5v下工作的比較器，例如下圖：

V2可以做輸入模擬信號，LT1018構(gòu)成振蕩器，可以用三要素法求出充放電時間，繼而求出周期：這個電路最大的缺點就是V2與振動頻率的線性度不好，而且振蕩頻率范圍很小，在1.5V工作下沒有實用價值，以下是此電路的仿真工作波形：

此電路設(shè)計的最大難點在于1.3v--1.5v的工作電壓內(nèi)要求線性轉(zhuǎn)換且頻率間隔足夠大！！！

四、Jim Williams的設(shè)計

上圖是Jim Williams的設(shè)計，以下是仿真電路：

仿真測試數(shù)據(jù)如下：

0.9v --> 10.4khz , 0.8v --> 9.27khz , 0.7v --> 8.09khz ,

0.6v --> 6.8khz , 0.5v --> 5.42khz , 0.4v --> 3.94khz ,

0.3v --> 2.38khz , 0.1v --> 0.839khz

仿真數(shù)據(jù)達(dá)不到Jim Williams的實測精度，應(yīng)該是由于模型精度與數(shù)字計算偏差，特別是計算的步距對精度影響較大，步距太小仿真太慢但精度高一些，此處最大步距是0.1us,EDA軟件對自激振蕩的仿真還是略有不足，其對步距和電路起始條件較敏感，雖然數(shù)值計算有些偏差，但也看出線性度還是不錯。

電路工作原理說明：與普通的RC充放電不同，它采用類似開關(guān)電容的電荷轉(zhuǎn)移原理和一階RC極小電流和極小電壓變化時可以近似為線性充電原理，利用100p的小電容構(gòu)成暫穩(wěn)振蕩電路，利用三極管構(gòu)成的低阻抗開關(guān)二極管來平衡電容電荷的轉(zhuǎn)移，利用2n3906/3904做溫漂補(bǔ)償和構(gòu)成簡單穩(wěn)定的恒壓源....,幾個簡單的三極管和電阻電容、一個比較器就構(gòu)成了一個超低壓工作的VF轉(zhuǎn)換電路。