模拟电子技术课程设计——频率、电压转换电路的设计.doc

课程设计、实习报告专用纸 第 PAGE 12页，共12页 淮海工学院 课程设计报告书 课程名称： 模拟电子技术课程设计 题 目： 频率/电压转换电路的设计 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 12-13-1 专业班级： 电子 112 姓 名： 冒佳卫 学 号： 2011120649 评语： 成绩： 签名 日期： 1 引言 本设计实验要求对函数发生器、比较器、F/V变换器LM331、反相器和反相加法器的主要性能和应用有所了解，要能掌握其使用方法。同时要了解它们的设计原理。 本设计实验要求我们要灵活运用所学知识，对设计电路的理论值进行计算得到理论数据，在与实验结果进行比较。 1.1 设计目的 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Vi在1~5V范围内线形变化。 1.2 设计内容 设计一个频率/电压转换电路，将给定的正弦波信号的频率转化成相对应的直流电压。设计的各部分包括：比较器、F/V转换器、反相器、反相加法器。 1.3 主要技术要求 （1）输入为正弦波频率200—2000Hz; 输出为电压1—5V； （2）正弦波信号源采用函数波形发生器的输出； （3）采用±12V电源供电。 2 频率/电压转换器的总体框图设计 图1 图1 总体框图 函数波形发生器输出的正弦波比较器变换成方波。方波经F/V变换器变换成直流电压。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Vo 3 频率/电压转换器的功能模块设计 3.1 函数信号发生器ICL8038芯片介绍 3.1.1 ICL 8038 是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路, 只需调整个别的外部元件就能产生从 0.001HZ～300kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调频信号输入端, 所以可以用来对低频信号进行频率调制。 ICL8038管脚介绍 图 2 ICL8038 图 2 ICL8038 表1 引脚功能介绍 脚号 引脚代号 功能 1、12 Sine Wave Adjust 正弦波失真度调节 2 Sine Wave Out 正弦波输出 3 Triangle Out 三角波输出 4、5 Duty Cycle Frequency 方波的占空比调节、正弦波和三角波的对称调节 6 V+ 正电源±10V～±18V 7 FM　Bias 内部频率调节偏置电压输入 8 FM Sweep 外部扫描频率电压输入 9 Square　Wave　Out 方波输出，为开路结构 10 Timing　Capacitor 外接振荡电容 11 V－ or　GND 负电原或地 13、14 NC 空脚 3.2 比较器电路的设计 过零比较器的原理 过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。原理是利用比较器对两个输入电压进行比较。两个输入电压一个是参考电压Vr，一个是待测HYPERLINK /view/10954.htm电压Vu。一般Vr从正相输入端接入，Vu从反相输入端接入。根据比较输入电压的结果输出正向或反向饱和电压。当参考电压已知时就可以得出待测电压的测量结果，参考电压为零时即为过零比较器。用比较器构造的过零比较器存在一定的测量误差。当两个输入端的电压差与开环放大倍数之积小于输出阈值时探测器都会给出零值。例如，开环放大倍数为106，输出阈值为6v时若两输入级电压差小于6微伏探测器输出零。这也可以被认为是测量的不确定度。 由于本次比较器的作用只是将输入的正弦信号转换为方波信号，所以可以选用最简单的过零比较器实现这一目标，电路图3所示： 图3 过零比较器 3.3 3.3.1 频率 图4 LM331的管脚图 表 2 LM331引脚功能 脚号 引脚代号 功能 1 CURRENT OUTPUT 电流输出 2 REFERENCE CURRENT 参考电流 3 FERQUENCY OUTPUT 频率输出 4 GND 接地 5 R/C 接R/C 6 THRESHOLD 门槛电压 7 COMPARAT