东华大学信息学院模电课程设计

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1、目录摘要1第一章设计指标21」设计概述21.2设计任务21.3性能指标要求2第二章系统概述32」设计思想32.2可行性分析32.2各模块的组成41.输入信号42.交流放大电路43.转换电路54.单稳电路65.滤波电路86.直流信号放大电路8第三章单元电路设计与分析103.1输入信号103.2交流放大电路103.3负极性信号滤除电路113.4转换电路123.5微分电路123.6单稳电路133.7滤波电路133.8直流信号放大电路14第四章电路的组构与调试154.1调试方法及注意事项154.2遇到的主耍问题154.3现象分析与解决措施154.4测试数据与误差分析164.5电路仪器仪表说明171•

2、电路说明及改进意见172.主要仪器仪表说明173.元器件说明17第五章总结18附录19参考文献20摘要本设计利用EWB软件平台环境进行电路设计和原理仿真，选取合适的电路参数，通过输出波形的直流电压值测试线性F/V转换器的运行情况。并且在硕件设计平台上搭建电路，进行电路调试，通过数字力用表观测电路的实际输出电压值。主耍模块分为交流信号放大电路、转换屯路、单稳电路、滤波电路、•直流信号放大电路等，设计最终实现了基木指标要求。第一章设计指标1.1设计概述线性F/V转换在很多场合均有应用，如涡轮流量计、脉冲转速表、调频遥测技术中恢复原始信号等。它把输入的频率信号直接变换成直流电压输出信号，并冃此直流

3、电压输出与输入信号的频率成正比。通过本次课程设计，在了解线性F/V转换器设计原理及其构成的基础上，利用集成运算放大器、单稳电路、滤波电路以及信号放大电路等构成整个小系统，设计完成一个线性F/V转换器，通过改变输入信号的频率，实现对直流输岀屯压的线性变换。1.2设计任务选取基本集成放大器LF353、555定时器、二极管和电阻、电容等元器件，设计并制作一个简易的线性V/F转换器。首先在EWB软件平台环境下进行电路设计和原理仿真，选取合适的电路参数，通过输出波形的直流电压值测试线性F/V转换器的运行情况。其次，在硬件设计平台上搭建电路，进行屯路调试，通过数字万用表观测电路的实际输出电压值。最后，将

4、该实际电压值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。1.3性能指标要求1.输入频率为0〜10kHz、幅度为20mV（峰峰值）的交流信号。2.线性输岀0〜10V的肓流信号。3.转换绝对误差小于20mV（平均值）。4.1kHz时的纹波U°pp小于50mVo第二章系统概述2.1设计思想输入端为幅值较小正弦信号，所以先用三个运放组成的放大电路，然后将放大后的信号与二极管并联，滤去正弦信号中小于0V的电压，然后用555芯片构成的施密特触发器将正弦波转换成矩形波，经过单稳电路，将矩形波信号传换成高度和宽度一定的脉冲信号，再通过滤波电路得到直流电压，但是因为信号幅度较小，所以最后

5、采用运放构成的同项比例放大电路实现对信号的放大，得到输出信号。因此本设计主要分为以下六部分，即：1.仪表放大器实现小信号的高保真放大，抑制共模噪声干扰。2.555定时器构成的施密特电路将」I•:弦波转换为矩形波信号。3.RC微分电路和三极管整形电路将矩形波信号转换为下跳变窄脉冲，触发后级。4.555定时器构成单稳态触发器，输出一定宽度的单稳态止脉冲信号。5.二阶RC滤波电路获得小纹波系数的直流电压信号。6.同相比例放大电路线性放大直流电压信号，满足设计参数要求屯路的整体框图如图1所示。图1线性F/V转换原理框图2.2可行性分析在单-稳电路输出脉冲信号的宽度Uh及宽度tw确定的条件下，平均输出

6、电压U。可表示为"()=*•—其屮，Ti为输入信号的周期。由/=丄及上式可得、TU产知JW其屮，UH和fw为常数。由此可知，输出直流电压与输入信号的频率呈线性关系。故该方案切实可行。2.2各模块的组成1.输入信号信号的输入采用函数信号发生器实现，信号类型选择正弦波，调节其频率为0〜10kHz,幅度为20mV(峰峰值)。2.交流放大电路因需要给下一阶段转换电路的电信号幅度为“伏”级，该放大电路可采用运放构成的两级放大器。应在保证输出波形不失真的前提下，满足下一个屯路的触发电平需要。这里我们采用三运放仪表放大器，图2所示为一个基本三运放仪表放大器的结构。图2基本三运放仪表放大器电路图当R1=R2

7、=R3=R4吋，R5=R6,其差模增益可衣示为uo=（1+一^）坷在设计屮，选择放大倍数约为100倍，选择Rl=R3=lkQ,R2=R4=75kQ,R5=R6=lkQ,Rg为滑动变阻器，通过不断调节滑动变阻器的大小來控制放大倍数。3•转换电路因为555定时器的工作电源为正极性单电源，不能处理负极信号，所以在转换电路Z前先将前一级输出的正弦信号并联一个二极管，滤除小于0v的部分，作为555的输入信号。滤除负极性