电压频率转换器..doc

课程设计说明书 课程名称： 模拟电子技术课程设计 题 目： 电压频率转换器 学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 年 月 日 电压/频率变换器 一、设计任务与要求 说明：电压/频率变换电路实质上是一种振荡频率随外加控制电压变化的振荡器。 主要技术指标与要求： （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 可知电路有积分器，单稳态触发器，电子开关和恒流源电路组成，狂徒如下： 1、电压/频率变换器的输入信号频率?f。与输入电压?Vi?的大小成正比，输入控制电压?Vi?常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号做为控制电压，其输出信号可为正弦波或者?脉冲波形电压。? 2、本设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频?率，故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，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，?当电容放电到某一域值时，电容?C?再次充电。由此实现?Vi?控制电容充放电速度，即控制?输出脉冲频率。 三、单元电路设计与参数计算 1、积分器设计： 积分器采用集成运算放大器和?RC?元件构成的反向输入积分器。具体电路如下： 2、?单稳态触发器设计?: 单稳态触发器采用?555?定时器构成的单稳电路。具体电路如下： 3、电子开关设计? 电子开关采用开关三极管接成反向器形式，当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为?0，当触发器输出为低电平时，三极管截止，输出近似等于+VCC. 4?、恒流源电路设计? 恒流源电路可采用开关三极管 ，稳压二极管Dz 等元件构成。 具体电路如下所示。当V1为D2,D3截止，D导通，所以积分电容通过三极管放电。当 V1为 D2、D3 导通，D截止，输入信号对积分电容充电。在单稳态触发器的输出端得到矩形脉冲 总原理图及元器件清单 1 总原理图 2．元件清单 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 6.2 1 U2 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 安装与调试 根据题目要求结合电路图，输入与输出关系?Vi∝f0，题目要求输入电压的范围为??0~10V，而输出频率要求为?0~10KHZ，所以该?VFC?电路需有?1khz/v?的换系数。输入有信?号电压?Vin?时，积分电容充电，积分器输出下降，当降至触发器的触发电平（〈1/3Vcc），?555?置位，使得积分电容通过恒流源反向充电，当积分电容电压上升到?2/3Vcc?时，又使?555?复位，积分电容又开始充电，从而形成振荡。因为单稳态电路的充电时间?tw=1.1R9*C3,选取?R9?为?45.4k,C3?为?1000p，确定充电时间约为?0.05ms。根据所采用的恒?流源电路及参数设置以及输入电压与输出频率的关系，可确定恒流源对积分电容反向充电时间，从而确定?C1=0.025uf，R1=20K。 积分器相关计算： 首先假设电容正向充电占总脉冲的0.5 当输入端输入电压为1V时，整个积分电路输出端的输出电压变化差值为1V，则由积分电路公式可得： -1V=*1V*0.5*T ① 其中T=1/f=1.0*10-3,由①可得：RC1=0.5*10-3，令C1=0.025Uf,现电路中R5*0.025uF=0.5*10-3，符合计算得到的结果：R5=20千欧。 单稳态触发器相关计算： 输出脉冲的宽度Tw等