电压频率变换器..doc

课程设计说明书 课程名称： 模拟电子技术课程设计 题 目： 电压/频率变换器 学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 年 月 日 设计任务 （1）设计一种电压/频率变换电路，输入υI为直流电压（控制信号），输出频率为?O的矩形脉冲，且υI 。 （2）υI变化范围：0～10V。 （3）?O变化范围：0～10kHz （4）转换精度1% 。 二、方案设计与论证 电压/频率变换器的输出信号频率f与输入电压v的大小成正比，输入控制电压v常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号作为控制电压。其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。 利用输入电压的大小改变电容器的充电速度，从而改变震荡电路的震荡频率，故可采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输入信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一阀值时，电容c再次充电。可见，输出脉冲信号的频率决定于电容的充放电速度，即决定v值的大小，这就实现电压/频率变换。 f 三、单元电路设计与参数计算 1.、积分电路：积分电路采用集成运算放大器和RC元件构成反向输入积分器。 （并联二极管是为了放电卸荷。电容充电时，二极管高阻，不影响电容工作，电容放电时，二极管导通，使电容上的电荷得到快速放电，以防电容两端电荷越积越多影响电路正常工作。） 电路图如下： 单稳态触发器电路 单稳态触发器由555定时器构成，特点： 它有一个稳定状态和一个暂稳状态 在外来触发脉冲的作用下能够由稳定状态翻转到暂稳状态 暂稳状态维持一段时间后将自动返回到稳定的状态。 暂稳状态时间的长短与触发器脉冲无关，仅决定于电路本身的参数或者电路阀值电压以外接R、C参数有关，单稳态触发器输出脉冲宽度tW仅决定于定时元件R、C的取值与输 入触发信号和电源电压无关。调节R、C的取值，即可方便的调节tW。 采用积分器作为输入电路，积分器是输出信号去控制单稳态触发器，那样就可以得到矩形脉冲的输出。单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时产生一定宽度的脉冲、整形，不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲以及延时，将输入信号延迟一定的时间之后输出等。 电子开关 电子开关由三极管接反向器的形式。当触发器输出高电平时，三极管饱和导通输出约为0。当触发器输出低电平时，三极管处于截止状态，其输出约为+Vcc。 恒流源电路 恒流源电路可采用开关三极管T、稳压二极管等元件构成。 当V为0时，D9和D10截止，D1就导通，所以积分电容就通过三极管T放电。当V等于1V时，D9和D10处于导通的状态，D1就截止，输入信号对积分电路充电。在单稳态触发器的输出端就得到矩形脉冲。 四、总原理图及元器件清单 1、总原理图 元器件清单 元件序号 型号 主要参数 数量 备注 R1、R2、R9 1N4735A 20k 3 R3、R10 1N4735A 10k 2 R4 1N4735A 22k 1 R5 1N4735A 43.5k 1 R6 1N4735A 4.7k 1 R7 1N4735A 100k 1 R8 1N4735A 6.2k 1 元件序号 型号 主要参数 数量 备注 U2 555 1 Q1、Q2 2N3390 2 D6 LM285-2V5 1 U1 LM324 1 D1至D5 DIODE 5 C1 CAP 25nf 1 C2 CAP 1nf 1 C3 CAP 10nf 1 五、电路中参数的选择与计算 从题目的要求结合电路图，输入Vi和输出f0要成正比关系。这个题目要求输入电压的范围为1~10V，而输出频率要求为1~10KHZ。所以该电路需要有1Khz/V的换系数。输入有信号电压Vin即积分器电路输入信号控制单稳态触发器，积分电容充电，当积分输出电压上升时，在小于触发器的触发电平1/3Vcc，555定时器就会置位，通过电子开关后就会反馈回到积分器。当积分器电容经过恒流源放电并且积分电容上升到1/3