电压频率转换电路设计报告

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1、淮海工学院课程设计报告书课程名称:电子技术课程设计题目:电压/频率转换电路的设计系(院):电子工程学院学期:2009-2010-2专业班级:电子科学技术专业081班姓名:陈大伟学号:030831122评语:成绩:签名:日期:12目录1.题目2.引言3.系统设计原理内容及要求3.1设计目的3.2设计要求3.3系统设计原理及内容3.3.1设计思想3.3.2电压/频率转换器原理框图3.3.3各模块方案设计1.积分器的设计方案2.比较器的设计方案3.单稳态触发器设计方案4.低通滤波器设计方案3.3.4模块的整合4.元件清单

2、5.心得体会6.参考文献121题目电压/频率转换电路的设计2引言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广泛的应用。本设计是在大二学生学习完《电路》、《电子线路(线性部分)》《信号与系统》等专业课程之后进行的,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)转换器、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

3、器等。可以从本实验中学习到更多的电路设计的方法,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。3系统设计原理内容及要求3.1设计目的(1)、熟悉和应用比较器的构成及设计方法,尤其是迟滞比较器的应用。(2)、熟悉和应用积分器的构成和设计方法,了解电容在其中的工作原理。(3)、熟悉和简单应用二极管作电子开关的构成和设计方法。(4)、熟悉迟滞比较器与积分器之间的波形转换。(5)、熟悉掌握运用multisim画图、调试和仿真。3.2设计要求(1)、设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波,包括:积分器;电压

4、比较器。(2)、输入为直流电压0~10V(3)、输出为f=0~500Hz的矩形波。3.3系统设计原理及内容3.3.1设计思想电压/频率转换器的输出信号f0与输入电压V的大小成正比,输入控制电压为直流电压。12利用输入电压的大小改变电容的充电速度,从而改变振荡电路的震荡频率,故可以采用积分器作为输入电路。积分器的输入信号去控制电压比较器,从电压比较器6号引脚输出为矩形脉冲信号,从积分器的6号引脚输出为三角波信号,两者频率相同。将输出信号的电平通过回路,反馈到积分器,控制积分电容放电,同时运用二极管的单向导电性,做成电

5、子开关,当积分器的电容放电到一点数值时,开关二极管作用,电源给电容充电。这样就构成了一个电容反复充电、放电的过程,电路震荡产生波形,并且输入电压的大小决定了电容的充放电的速度,从而进行输出波形频率的改变,达到设计目的。3.3.2电压/频率转换器原理框图如下,图1、2:图1图23.3.3各模块方案设计1.积分器的设计方案基本设计方案如下方截图312图3积分电路是实现波形变换、滤波等信号处理功能的基本电路,它可以将周期性的方波电压变换为三角波电压。当T导通时,积分电路的等效电路如图4所示,集成运放A同相输出端的电位为图

6、4反相输入端电位。积分电路的输出电压为当T截止时,积分电路的等效电路如图5所示,Up1、Un1不变,仍为12。积分电路的输出电压为图52.比较器的设计方案电压比较器基本设计方案如下方图6图612比较器的输出电压通过反馈网络加到同相输入端,形成正反馈,待比电压V1较加在反相输入端。比较器虽然有闭合环路,但由于该环路引入的是正反馈,电路增益更高,运放依然属于开环工作。在实际运用中,利用迟滞特性可以有效地克服噪声和干扰的影响。例如,在过零检测器中,若是如正弦电压上叠加噪声和干扰,则由于零值附近多次过零,输出就会出现错误阶

7、跃。采用迟滞比较器,只要噪声和干扰的大小在迟滞宽度内,就不会引起错误的阶跃。A2构成的是反相输入的滞回比较器,其输出电压Uo决定于由R7和稳压管Dz组成的限幅电路,输出高电平,输出低电平,阈值电压为,当Rw的滑动端在最左端时,;当滑动端在左右端时,。过零比较器,图7图7过零比较器的工作原理是将输入信号与0V地电压进比较来判定输出是高电平还是低电平,例如反相输入端输入的过零比较器在输入正弦信号时,在正弦波的正半周时输出为低电平,而在正弦波的负半周时输出为高电平。这样就把正弦波变成矩形波了,当然它还可以将三角波等波形变

8、换为矩形波。3.单稳态触发器基本设计方案如下方图812图81.单稳态触发器只有一个稳定状态,一个暂稳态。2.在外加脉冲的作用下,单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。3.由于电路中RC延时环节的作用,该暂态维持一段时间又回到原来的稳态,暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。4.低通滤波器基本设计方案如下方图9图912对于不同滤波器而言,每个频率的信号

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