东华大学线性VF转换课程设计报告材料2014

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1、实用文档东华大学线性V/F转换课程设计报告文案大全实用文档信息科学与技术学院文案大全实用文档目录一、设计概述1二、设计任务及要求1（1）设计任务1（2）性能指标要求1三、设计方案选择21．方案一及框图22.方案二及框图23.方案原理优缺点比较3四、设计思路31、输入信号：电源分压电路42、阻抗变换：电压跟随器43、基准源54、积分电路55、脉冲输出电路66、开关电路77、总电路图7五、计算机仿真8六、实际组装与调试91.电路器件表92.总输出波形103.实际连接电路114.组装和调试过程12七、数据分析及改进13（1

2、）数据处理13（2）数据分析13（3）根据数据分析所得改进方法14八、心得与体会15文案大全实用文档九、参考文献16十、附录16一、各器件引脚图17二、手绘电路图17文案大全实用文档一、设计概述线性V/F转换器是压控振荡器中完成外加电压和输出频率线性变换的部分。通过本次课程设计，应在了解线性V/F转换器设计原理及构成的基础上，利用集成运算放大器、积分电路以及脉冲电路等构成整个小系统，通过改变输入电压，实现对信号输入频率的线性变换。二、设计任务及要求（1）设计任务选取基本集成放大器LF353、555定时器、三极管、电阻

3、、电容和稳压管等元件，设计并制作一个简易线性V/F转换器。首先在multism仿真软件上进行电路设计和原理仿真，选取合适电阻参数，通过输出波形的频率测试线性V/F转换器的运行情况。其次在硬件设计平台上搭建电路，并进行调试，通过示波器观测电路的实际输出波形。最后将电路实际输出波形与理论分析和仿真结果进行比较，分析产生误差的原因并提出改进方法。（2）性能指标要求l电源电压：±12V；l输入信号：直流信号0～10V可变；l输出信号：频率为0～10kHz对应；l精度：误差小于±30Hz；文案大全实用文档l波形要求：脉冲宽度2

4、0～40μs、0～10V矩形波。三、设计方案选择1．方案一及框图（１）方案一：用压频转换器件（AD650）与单片机（51或msp430系列）结合使用。原理图如下：单片机频率测量压频转换（AD650）输入电压信号外围相关数字及模拟电路原理简述如下：输入信号输入压频转换器件，得到一定频率信号，采用单片机的计数器/定时器来测量频率，并对结果通过外围电路进行调控进而得到非常理想的电压--频率的线性转换关系。2.方案二及框图（２）方案二，利用反向积分器，以及555单稳态触发器，三极管模拟控制开关搭建电路。文案大全实用文档原理图

5、如下：原理简述如下:直流电压信号经过阻抗变换后送到积分器输入端，得到三角波，以控制脉冲输出，脉冲的高低电平来控制反馈中的模拟开关闭合与断开。通过设置参数使积分器输出过零时触发脉冲输出电路开始输出Tw宽度脉冲，周而复始形成振荡，得到输出频率与输入信号呈线性关系。3.方案原理优缺点比较方案一，在10KHZ频率范围内，AD650的线性误差度仅为20ppm(满量程的0.002%)，精度符合要求，但是相关器件太贵，且没有相关器材，所以不选择此方案。方案二，555单稳态，以及模拟开关（三极管），353积分电路搭建的电路，实现的压

6、频转换在10Khz范围内，能实现相当高的转换精度，大约在几HZ左右（干扰过大除外），且器件均为常见的简易器件，电路搭建方便，易于操作和理解。在满足设计任务的条件下，经济实惠，具有较高的性价比，故选择此方案二。四、设计思路文案大全实用文档本实验线性V/F转换电路的设计，主要由积分电路，脉冲输出电路，反馈控制电路组成。总电路的设计：通过阻抗变换得到相应输入电压，并输入积电路得到脉冲输出电路的电压控制信号（锯齿波），经由脉冲来控制反馈中的三极管的导通和关闭，实现通过基准源来调控积分时间的长短，来进一步调控脉冲输出（矩形波）

7、的电压控制信号（锯齿波）如此周而复始，形成震荡，实现电压到频率的线性转换。1、输入信号：电源分压电路电源电压为12v,电压输出范围为0～10v，所以选择一个R0=2kΏ的电阻与一个10kΏ的滑动变阻器串联，电压可调最大值为10v,可以满足0～10v所有值，符合要求。2、阻抗变换：电压跟随器文案大全实用文档共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。　　电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路

8、起到“隔离”作用。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点,即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。为保证输入电压0～10v不变，则必须保证其滑变的传入电路阻抗不变，加入一个电压跟随器，可以使后续电路不影响滑变的阻抗，使输入电阻保持不变，反