频率电压变换课设报告材料

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时间:2019-07-14

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1、实用文档课程设计报告(一)选定设计方案,画出电路图。本组本次设计共有两个供选方案。(1)用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦波与频率成正比。(2)直接应用频率电压转换变换专用集成块LM331其输出与输入的脉冲信号重复成正比。因为方案二的性价比更高,所以选择第二种方案。(3)系统构成的主要流程图。函数波形发生器反相加法器反相器F/V转换比较器正弦波方波直流Vo31v~5vfi=200HzVo1Vo2-0.2v~2000Hz0.2v~2v~-2v(二)拟出设计,调试步骤,画出电路。分析并计算主要

2、参数值。1、设计(1)本次设计函数发生器采用实验台的函数波形发生器。确定可调范围设在200Hz----2000Hz,在调试过程中,挑选中间的几个值进行测试。(2)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0.4-4V。(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OP07实现,通过调节VR的大小。使输出的电压在1-5V。2、调试步骤文案大全实用文档(1)当正弦波输入比较器之后输出的应该是方波。其幅值和形状在

3、误差范围内。(2)当方波输入F/V变换采用集成块后输出的为直流电压,根据公式,看频率与电压成正比。(3)当直流进入反相器后,输入与输出的比值为-1。(4)当负电压进入反相加法器后输出的电压值在1-5V。(5)整体调试后,当频率改变,最后的电压值相应的改变。3、画出整机原理图文案大全实用文档整机原理图文案大全实用文档4、分析并计算主要元件参数值(1)F/V转换部分:(ⅰ)LM331的内部原理图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.文案大全实用文档工作过程及工作波形如图所示

4、:文案大全实用文档当输入负脉冲到达时,由于⑥脚电平低于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),=0,Ct、CL再次充电。然后,又经过1.1RtCt的时间返回到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

5、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

6、电流I允许在10A~500A范围内调节,故RS可在190kΩ~3.8kΩ范围内调节。一般RS在10kΩ左右取用。文案大全实用文档(ⅱ)LM331用作FVC的典型电路LM331用作FVC的电路如图5-1-3所示:在此,VCC=12V所以Rx=50kΩ取Rx=51kΩ取RS=14.2kΩ则Vo=fi×10–3V由此得Vo与fi在几个特殊频率上的对应关系如下表所示。文案大全实用文档表5-1-1Vo和fi的关系Fi(Hz)200600100015002000Vo(V)0.20.61.01.52.0图中fi是经过

7、微分电路470pF和10kΩ加到脚上的。脚上要求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。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(见图5-1-3),所以反相器的输入电阻应为100kΩ,因而取RL=100kΩ。反相器的Au=-1,所以R4=RL=100kΩ文案大全实用文档平衡电阻R5=RL//R4=50kΩ取R5=51kΩ。(3)反相加法器用反相加法器是因为它便于调整—--可以独立调节两个信号

8、源的输出电压而不会相互影响。电路如图5-1-7所示:(1)已知Vo3=-Vo2=-fi×10-3V∵技术要求fi=200Hz时,Vo=1Vfi=2000Hz时,Vo=5V即Vo=(5/9+fi/450)V(2)对照⑴式和⑵式,可见应有-(R10/R9)×Vr=5/9若取R10=R9=20kΩ,则Vr=-5/9V文案大全实用文档∴R6=9kΩ,用两个18kΩ电阻并联获得。平衡电阻R11≈R11//R6//R9=4.7kΩ。为了保证Vr的值直接

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