模拟电子技术课程计报告-频率-电压变换器.docxVIP

南京航空航天大学 模拟电子技术课程设计报告南京航空航天大学模拟电子技术课程设计报告（频率-电压变换器）学生姓名： 恬 学号： 班级： 电工电子实验中心2017年6月 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 1目录第一章：设计指标第二章：系统概述第三章：单元电路设计与分析第四章：电路调试过程第五章：结束语 附件1：器件表 附件2：参考文献 附件3：总图设计指标试设计一个频率-电压变换器，要求：当正弦波信号的频率fi在200Hz-2kHz范围内变化时，对应输出的直流电压Vo在2-10V范围内线性变化，误差在5％左右。正弦波信号源采用函数波形发生器。采用±12V电源供电。系统概述设计思想函数波形发生器输出的正弦波经比较器变换成方波。方波经频率变换成直流电压。直流正电压经反相器变成负电压，再与参考电压VR通过反相加法器得到符合技术要求的Vo。二、各功能的组成（1）本次使用741运放设计三角波发生器作为设计函数波形发生器。调节范围为200Hz-2000Hz,在调试过程中，挑选中间的几个值进行测试。（2）电压比较器采用LM311。（3）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在0.2-2V。（4）反相器采用比例为-1，通过集成芯片OP07实现。?（5）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2-10V。三、总体工作过程 Vo=2-5VVo=2-5V参考电压VR-0.2- -2VVo3直流Vo20.2-2V方波Vo1fi=200-2oooHz正弦波函数波形发生器比较器F/V/变换反相器反相加法器单元电路设计与分析一、三角波发生器0.10.1μF电路如图所示，它由运放A1、A2，电阻R1、R2组成的同相迟滞比较器，运放A2以及R、C构成的反相有源积分电路组成。其输出信号周期为电压比较器LM311是一种电压比较器，它能将一个模拟电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。频率电压变换器直接应用F/V变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比.（1）LM331内部原理图此时, eq \o\ac(○,1)脚是输出端(恒流源输出), eq \o\ac(○,6)脚为输入端(输入脉冲链), eq \o\ac(○,7)脚接比较电平. （2）工作波形图及工作过程 当输入负脉冲到达时,由于 eq \o\ac(○,6)脚电平低于 eq \o\ac(○,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 eq \o\ac(○,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）， =1，此时，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10~500μA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。LM331用作FVC的电路如图在此，Vcc=12V所以Rx=50kΩ，取Rx=51 kΩ取Rs=14.2 kΩ则 Vo=fi×10–3V表1 Vo和fi的关系fi(Hz)200650110015502000Vo(V)0.20.651.11.552.0反相器与反相加法器反相器反相器的电路如图所示。 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，所以反相器的输入电阻应为100 kΩ，因而取RL=100。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。（2）反相加法器 反相加法器电路如图所