频率电压变换器实验报告报告.docx

频率/电压变换器实验报告一：已知条件与技术指标（1）本次设计函数发生器采用实验台的函数波形发生器。确定可调范围设在200Hz----2000Hz,在调试过程中，挑选中间的几个值进行测试。（2）F/V变换采用集成块LM331构成的典型电路。通过参考书和报告上的指导书确定相关参数，测定输出的电压范围。（3）反相器采用比例为-1，通过集成芯片OP07实现。(4）反相加法器同样用芯片OP07实现，通过调节VR的大小。使输出的电压在1-5V。（5）采用+ -12V电源供电。二：电路原理系统构成的主要流程图4、分析并计算主要元件参数值F/V转换部分：（ⅰ）LM331的内部原理图①脚是输出端(恒流源输出), ⑥脚为输入端(输入脉冲链),⑦脚接比较电平.工作过程及工作波形如图所示：当输入负脉冲到达时,由于⑥脚电平低于⑦脚电平,所以S=1(高电平)，=0（低电平）。此时放电管T截止，于是Ct由VCC经Rt充电，其上电压VCt按指数规律增大。与此同时，电流开关S使恒流源I与①脚接通，使CL充电，VCL按线性增大（因为是恒流源对CL充电）。经过1.1RtCt的时间，VCt增大到2/3VCC时，则R有效（R=1，S=0）， =0，Ct、CL再次充电。然后，又经过1.1RtCt的时间返回到Ct、CL放电。以后就重复上面的过程，于是在RL上就得到一个直流电压Vo（这与电源的整流滤波原理类似），并且Vo与输入脉冲的重复频率fi成正比。CL的平均充电电流为i×（1.1RtCt）×fiCL的平均放电电流为Vo/RL当CL充放电平均电流平衡时，得：Vo=I×（1.1RtCt）×fi×RL式中I是恒流电流，I=1.90V/RS式中1.90V是LM331内部的基准电压（即2脚上的电压）。于是得：可见，当RS、Rt、Ct、RL一定时，Vo正比于fi，显然，要使Vo与fi之间的关系保持精确、稳定，则上述元件应选用高精度、高稳定性的。对于一定的fi，要使Vo为一定植，可调节RS的大小。恒流源电流I允许在10A~500A范围内调节，故RS可在190kΩ~3.8 kΩ范围内调节。一般RS在10kΩ左右取用。（ⅱ）LM331用作FVC的典型电路LM331用作FVC的电路如图5-1-3所示：在此，VCC=12V所以 Rx=50kΩ 取 Rx=51 kΩ取 RS=14.2 kΩ则 Vo=fi×10 –3V由此得Vo与fi在几个特殊 频率上的对应关系如下表所示。表5-1-1 Vo和fi的关系Fi(Hz)200600100015002000Vo(V)0.20.61.01.52.0图中fi是经过微分电路470pF和10 kΩ加到脚上的。脚上要求的触发电压是脉冲方波。（2）反相器反相器的电路如图5-1-6所示。因为都是直接耦合，为减小失调电压对输出电压的影响，所以运算放大器采用低失调运放OP07。由于LM331的负载电阻RL=100kΩ（见图5-1-3），所以反相器的输入电阻应为100 kΩ，因而取RL=100 kΩ。反相器的Au=-1，所以R4=RL=100 kΩ平衡电阻R5=RL//R4=50 kΩ 取 R5=51 kΩ。（3）反相加法器用反相加法器是因为它便于调整—--可以独立调节两个信号源的输出电压而不会相互影响。电路如图5-1-7所示： （1）已知Vo3= -Vo2= -fi×10-3V∵技术要求fi=200Hz时，Vo=1Vfi=2000Hz时，Vo=5V即 Vo=（5／9+fi/450）V （2）对照⑴式和⑵式，可见应有 －(R10/R9)×Vr=5/9若取R10=R9=20 kΩ，则 Vr= -5/9V∴R6=9kΩ，用两个18 kΩ电阻并联获得。平衡电阻R11≈R11//R6//R9=4.7 kΩ。为了保证Vr的值直接从-12v引入,VR=(R8//R9)/[Rw2+R7+(R8//R9)]=5/9若取R8=1 kΩ, 则R8//R9=0.952 kΩRw2+R7=19.6 kΩ取R7=15 kΩRw2用10 kΩ电位器。整机原理图中的C2、C3、C4、C5均为滤波器电容，以防止自激和输出直流电压上产生毛刺，电用电位器。容值均为10uF/16V (三)测量与调整观察整机原理图有关点的波形。可在200Hz~2000Hz内的任一频率上观察。Vi1应为直流电平≈0，幅度≈0.22Vcc的正弦波。Vo1应为单极性的正方波，幅度≈Vcc。Vi2应为直流电平≈Vcc的正负脉冲。Vo2应为正直流电压，Vo3应为负直流电压吗，Vo应为正直流电压。测量整机原理图中有关节点的直流电压首先要保证频率计，电压表完好，即保证测得的频率、