频率电压转换电路设计

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1、淮海工学院课程设计报告书课程名称：模拟电子技术课程设计题目：频率/电压转换电路的设计系（院）：电子工程学院学期：12-13-1专业班级：电子112姓名••孙开峰学号：2011120658评语:成绩：签名日期:1、概述木设计实验要求对比较器、F/V变换器LM331、反相器和反相加法器的主要性能和应用有所了解，要能掌握其使用方法。同时要了解它们的设计原理。木设计实验要求我们要灵活运用所学知识，对设计电路的理论值进行计算得到理论数据,在与实验结果进行比较。1.1主要设计要求当正弦波信号的频率fi在200H

2、z?2kHz范围内变化时，对应输出的直流电压Vi在1〜5V范围内线形变化；正弦波信号源采用函数波形发生器的输出；采用±12V电源供电.1.2设计方法设计总体框图如下，可供选择的方案有两种，它们是.•①用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比.⑦直接应用F/V变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比.被测量信号歷皮，、n方F/V直流反相.02oV反相V0200Hz~2kHz比较器变换器0.2-2V器加法器参考电压VR图1、设计总体框图2、设计过程2.1函数信号发生器

3、ICL8038芯片介绍2.1.1ICL8038作用ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需调整个别的外部元件就能产生从0.001HZ〜300kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调频信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。2.1.2ICL8038管脚介绍脚号引脚代号功能1、12SineWaveAdjust正弦波失真度调节2SineWaveOut正弦波输出3TriangleOut三角波输出4、5Dut

4、yCycleFrequency方波的占空比调节、正弦波和三角波的对称调节6v+正电源±10V〜±18V7EMBias内部频率调节偏置电压输入8图21CL8038PMSweep外部扫描频率电压输入9SquareWaveOut方波输出，为开路结构10TimingCapacitor外接振荡电容11V-orGND负电原或地13、14NC空脚234567ICL8038141312111098表1引脚功能介绍2.2比较器的设计过零比较器过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。原理是利用比较器对两个输入电压进行比

5、较。两个输入电压一个是参考电压Vr，一个是待测电压Vu。一般Vr从正相输入端接入，Vu从反相输入端接入。根据比较输入电压的结果输出正向或反向饱和电压。当参考电压己知时就可以得出待测电压的测量结果，参考电压为零时即为过零比较器。用比较器构造的过零比较器存在一定的测量误差。当两个输入端的电压差与开环放大倍数之积小于输出阈值时探测器都会给出零值。例如，开环放大倍数为106，输出阈值为6v时若W输入级电压差小于6微伏探测器输出零。这也可以被认为是测量的不确定度。2.3F/V变换电路的设计2.3.1F/V变换

6、器的简单介绍IAI331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压K都有极高的精度。LM331的动态范围宽，可达100dB;线性度好，最大非线性失真小于0.01%,工作频率低到0.lllz时尚有较好的线性;变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精

7、度。2.3.2LM331器件管脚图及管脚功能引脚号引脚名功能1CurrentOutput电流输出2RefCurrent基准电流3FrequencyOutput频率输出4GND接地图4LM331器件管脚图及管脚功2.3.1LM331内部功能图LM331的内部电路组成如右图所示由输入比较器、定时比较器、R-S触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻,灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL

8、、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。LM331可采用双电源或单电源供电，可工作在4.0〜40V之间，输出可高达40V,而且可以防止Vcc短路。2.3.4LM331用作FVC时的原理框①脚是输出端（恒流源输出），©脚为输入端（输入脉冲链），⑦脚接比较电平.工作过程波形如下：阁7工作过程波形当输入负脉冲到达时，由于©脚电平低于⑦脚电平，所以s=i（高电平），Q=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