模电课程设计--电压频率变换器

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1、模拟电子技术基础模拟电子技术基础 题目名称：电压/频率变换器 班 级： 姓名： 学号： 完成日期： 2011-6-10 摘要摘要 本实验是对信号的产生、处理及变换功能电路的设计，在实际生产和操作中 有这应用广泛。本设计是主要针对的是模拟电子技术课程的设计，具有可操作性 和应用性， 学生能够独立完成。 电路信号的转换已经在电子领域中广泛应用， 如： 采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）变换器、f/V（频率/ 电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D（模/ 数）转换器、D/A（数/模）转换器等。可以从本实验中学习到更多的电路设计的 方法，

2、激发学生的设计兴趣和激情，为以后的学习和工作打下良好大的基础。而 V/f（电压/频率）转换器便是本实验的主要内容。 目录目录 一一. 设计任务设计任务 二二. 简略设计方案简略设计方案 三三. 电路构成和部分参数计算电路构成和部分参数计算 1 积分电路积分电路 2 单稳态触发器电路单稳态触发器电路 3. 电子开关电路图电子开关电路图 4 恒流源电路的设计恒流源电路的设计 四四总原理图和元器件清单总原理图和元器件清单 1.总原理图总原理图 2.元件清单元件清单 五五基本基本计算与仿真调试分析计算与仿真调试分析 1.基本计算基本计算 2.仿真结果仿真结果 六六PCB 仿真图仿真图 七七. 设计总结

3、设计总结 八参考文献八参考文献 一、设计任务 1. 设计一种电压/频率变换电路，输入I为直流电压（控制信 号） ，输出频率为O的矩形脉冲，且 O fI 。 2. I变化范围：010V。 3. O变化范围：010kHz 4. 转换精度1% 。 二、设计方案 可知电路主要是由积分器、单稳态触发器、电子开关和恒流源电 路组成，原理框图如下： 三、电路构成和部分参数计算 1.、积分电路： 积分电路采用集成运算放大器和 RC 元件构成反向输入积分器。电路 图如下： 积分器 恒流源 电子开关 单 稳 态 2、单稳态触发器电路 单稳态触发器由 555 定时器构成， 单稳态触发器具有下列特点： 第一、 它有一

4、个稳定状态和一个暂稳状态； 第二、 在外来触发脉冲的作用下， 能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三、暂稳状态维持一段时间后， 将自动返回到稳定的状态。 暂稳状态时间的长短， 与触发器脉冲无关， 仅决定于电路本身的参数或者电路阀值电压以外接 R、C 参数有关， 单稳态触发器输出脉冲宽度tW仅决定于定时元件R、C的取值，与输 入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便的调节tW。 采用积分器作为输入电路，积分器是输出信号去控制单稳态触发器， 那样就可以得到矩形脉冲的输出。单稳态触发器在数字系统和装置 中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形 转换成等宽、等幅的脉冲）以及

5、延时（将输入信号延迟一定的时间之 后输出）等。 电路图如下： 3、电子开关电路图 电子开关由三极管接反向器的形式， 当触发器输出高电平时，三极管 饱和导通输出约为 0， 当触发器输出低电平时， 三极管处于截止状态， 其输出约为+Vcc。电路图如下： 4、恒流源电路的设计 恒流源是输出电流保持恒定的电流源， 而理想的恒流源应该具有以下 的特点：第一、不因负载（输出电压）变化而变化；第二、不因环境 温度变化而变化；第三、内存可以为无限大（以使其电流可以全部流 到外面） 。基本的恒流源电路主要是由输入级和输出级构成，输入 级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。恒流源电路具有输 出电流恒定、温度稳

6、定性好、直流电阻很小但等效交流输出电阻却 很大的等特点。恒流范围大致为 1uA20A。它既可以为各种放大 电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载，以提 高放大倍数， 并且在差动放大电路和脉冲产生电路中也得到了广泛 的应用，在本题目就是用于脉冲产生电路。恒流源采用开关三极管 T 和稳压二极管 Dz 等组件构成的， 其具体的电路入下图所示当 V 为 0 时，D9 和 D10 截止，D1 就导通，所以积分电容就通过三极管 T 放电， 当 V 等于 1V 时，D9 和 D10 处于导通的状态，D1 就截止，输入信号对 积分电路充电。 在单稳态触发器的输出端就得到矩形脉冲。电路图如 下： 四、总原理图和元器件清单 1、总原理图： 2、组件列表： 电阻 10K 2 电阻 20K 4 电阻 6.2K 1 电阻 22K 1 电阻 4.7K 1 电阻 100K 1 电阻 43K 1 电源 15V 1 电源 -15V 1 电容 1000PF 2 电容 0.1uF 1 运算放大器 1 NPN 三