频率电压变换课设报告

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1、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。分析并计算主要参数值。1、设计（1）本次设计函数发生器采用实验

2、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。292、调试步骤（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、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29整机原理图294、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.29工作过程及工作波形如图所示：29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，

4、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

5、=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。29（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=14.2

6、kΩ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。29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A

7、u=-1，所以R4=RL=100kΩ29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=-5/9V29∴R6=9kΩ，用两个18kΩ电阻并联获得。平衡电阻R11≈R11/

8、/R6//R9=4.7kΩ。为了保证Vr的值直接从-12v引入,VR=(R8//R9)/[Rw2+R7+(R8//R9)]=5/9若取R8=1kΩ,则R8//R9=