2025年电力系统频率与电压转换实验研究报告.docxVIP

频率/电压变换器试验汇报一：已知条件与技术指标

(1)本次设计函数发生器采用试验台的函数波形发生器。确定可调范围设在200Hz----Hz,在调试过程中，挑选中间的几种值进行测试。

(2)F/V变换采用集成块LM331构成的经典电路。通过参照书和汇报上的指导书确定有关参数，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OPO7实现，通过调整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

系统构成的重要流程图

-0.2~-2V[

-0.2~-2V[

反相器反相加法器

OP07OP07

2000Hz

参考电压V

F/V变换器_

LM3310.2~2V

波形发生器

跟随器μA741

比较器LM311

f=~200

直流

1~5V

4、分析并计算重要元件参数值

(1)FNV转换部分：(i)LM331的内部原理图

+Vcc

+Vcc

9

9/10V0

⑦—

fi

⑥—

+

R

Vcc

R.2/3V0

定时

比较器

R

Q

-⑤—

置“0”端

T

图5-1-1

置“1”端

S

-输入比较器

-V。-0

①

CL

Ct

Q

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：

Vcc

t

t

t

t

t

图5-1-2

当输入负脉抵冲达时，由于⑥脚电平低于⑦脚电平，因此S=1(高电平),Q=0(低电

平)。此时放电管T截止，于是C由Vcc经R充电，其上电压Vct按指数规律增大。与此同步，电流开关S使恒流源I与①脚接通，使C充电，Vca按线性增大(由于是恒流源对C充电)。

通过1.1RC的时间，Vct增大到2/3Vcc时，则R有效(R=1,S=0),Q=0,C、

C再次充电。然后，又通过1.1RC的时间返回到C、C放电。

后来就反复上面的过程，于是在R上就得到一种直流电压V。(这与电源的整流滤波原理类似),并且V。与输入脉冲的反复频率f成正比。

C的平均充电电流为i×(1.1R?C:)×fiC的平均放电电流为V。/RL

当C充放电平均电流平衡时，得：

V。=l×(1.1RC:)×f;×R式中1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、R、C、RL一定期，V。正比于f,显然，要使V。与f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f,要使V。为一定植，可调整Rs的大小。恒流源电流I容许在10μA~500μA范围内调整，故Rs可在190kQ~3.8kQ范围内调整。一般Rs在10kQ左右取用。

(ii)LM331用作FVC的经典电路

LM331用作FVC的电路如图5-1-3所示：

在此，Vcc=12V

因此Rx=50kΩ取Rx=51k

取Rs=14.2kΩ

则Vo=f;×103v

由此得V。与f在几种特殊频率上的对应关系如下表所示。

表5-1-1Vo和fi的关系

Fi(Hz)

200

600

1000

1500

Vo(V)

0.2

0.6

1.0

1.5

2.0

图中f是通过微分电路470pF和10kQ加到⑥脚上的。⑥脚上规定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。

图5-1-6

由于都是直接耦合，为减小失调电压对输出电压的影响，因此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),因此反相器的输入电阻应为100kQ,因而取Rl=100kQ。

反相器的Au=-1,因此R?=Rl=100kQ

平衡电阻R?=R//R4=50kQ取Rs=51kΩ。

(3)反相加法器

用反相加法器是由于它便于调整—--可以独立调整两个信号源的输出电压而不会互相影响。电路如图5-1-7所示：

图5-1-7

(1)

已知Vos=-Vo?=-f×103V

技术规定

f=200Hz时，V?=1Vf=Hz时，V。=5V

即Vo=(5/9+fi/450)V(2)

对照(1)式和(2)式，可