电压、频率变换器 13讲解
2012~ 2013 学年第二学期
《模拟电子技术基础》
课程设计报告
题目：电压频率变换器
专业：电气工程及其自动化
班级：二班
姓名：李昂金绍模黄士礼李汉成李龙李宁李秀龙
指导教师：倪琳
电气工程院
2013年5月18日
1、任务书
目录
第一章绪论 (5)
1.1 设计分析与功能 (5)
1.2 原理分析及电路图设计 (5)
第二章电路的方框图 (6)
第三章各模块方案设计 (7)
3.1积分器的设计方案 (7)
3.2 单稳态触发器的设计 (7)
3.3 电子开关设计 (8)
3.4 恒流源电路设计 (9)
3.5 基本计算 (11)
第四章电路工作原理 (12)
第五章电路的仿真与设计体会 (13)
5.1 仿真结果 (13)
5.2 收获和体会 (14)
【摘要】
本次课程设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一域值时，电容C 再次充电。由此实现Vi 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。
【关键词】V/F转换；高精度；555定时器。
第一章绪论
1.1 设计分析与功能
电压/频率转换器电路实质上是一种随外加控制电压变化的振荡器，通过外加电压的变化改变输出信号的频率，输入V1为直流电压（控制信号），输出频率f的矩形脉冲。
1.2原理分析及电路图设计
首先要求电压/频率变换器的输入信号频率 f0与输入电压 Vi 的大小成正比，输入控制电压 Vi常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号做为控制电压，其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。
本设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一阈域值时，电容 C 再次充电。由此实现 Vi 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。可见，输出脉冲信号的频率决定了电容的充放电速度，即决定了V1值的大小，这就是电压/频率变换的原理分析和理论设计。
第二章电路的方框图
电压/频率交换器原理图
第三章各模块方案设计
3.1积分器的设计方案
积分器设计积分器采用集成运算放大器和RC元件构成的反向输入积分器。电路图如下：
反向积分电路可以完成输出信号对输出信号的积分运算，它是利用电容
器两端电压与通过电容器的电流为积分关系，以及运放虚短和虚断的特
性实现的。由于晶体管参数受温度变化影响，这种温度漂移作用会造
成误差，所以RC要选择合适的器件。
3.2 单稳态触发器的设计
单稳态触发器采用555定时器构成的单稳态电路。具体电路如下:
1.单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。
2.在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态，是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。
3.由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回
到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。在本电路中的用途是能够使电路在输出端上能得到可调的稳定矩形脉冲。
3.3 电子开关设计
电子开关采用开关晶体管接成反向器形式，当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为零，当触发器输出为低电平时，晶体管截止，输出近似等于+Vcc。
3.4 恒流源电路设计
恒流源电路可采用开关三极管 T，稳压二极管Dz 等元件构成。具体电路如下所示。当V1为 0 时，D2，D3 截止，D4 导通，所以积分电容通过三极管 T 放电。当 V1’为 1 时，D2，D3 导通，D4 截止，输入信号对积分电容充电。在单稳态触发器的输出端得到矩形脉冲。
电压/频率变换器总体电路电路图
3.5 基本计算
根据题目要求结合电路图，输入与输出关系 Vi∝f0，题目要求输入电压的范围为1~10V，而输出频率要求为 1~10KHZ，所以该 VFC 电路需有 1khz/v 的换系数。输入有信号电压 Vin 时，积分电容充电，积分器输出下降，当降至触发器的触发电平（〈1/3Vcc），555 置位，使得积分电容通过恒流源反向充电，当积分电容电压上升到2/3Vcc 时，
又使555 复位，积分电容又开始充电，从而形成振荡。因为单稳态电路的充电时间
tw=1.1R7*C1,选取 R7 为 43k,C1 为 1000p，确定充电时间约为 0.05ms。根据所采用的恒流源电路及参数设置以及输入电压与输出频率的关系，可确定恒流源对积分电容反向充电时间，从而确定 C3=0.1uf，R1=20K。
第四章电路工作原理
电路由五部分组成，分别是积分器，单稳态触发器，电子开关，恒流源，直流稳压电源组成。输入端连接稳压电源，输出端连接示波器，在输入端输入线性增长的电压，输出端所连示波器所读出的波形频率也成线性增长。运放UA741的组成积分器，CH7555的组成单稳态触发器，T1、DZ的组成恒流源。当V1的电位高于555电路的触发电平，V3为低电平时，T2截止，D2、D3导通，D1截止，这时若输入正的Vi，积分器输入Vi下降。当Vi 下降到使V2等于单稳态触发电平时，V3由低电平变为高电平，T2饱和导通，D2截止，D1导通，为T1提供恒定电流。由于此电路大于输入电流，积分器输入电压V1上升，此时因C2的放电端7脚对地开路，C2充电，直到C2高于555电路的值时，V3又回到低电平。以上过程重复进行，V3产生连续矩形脉冲输出，其频率为f，在一个周期内，对电容C1充放电的电荷相等，即
V1*T/R1=Vz*t/R4
式中T为输入信号的周期，Vz为稳压二极管的稳压值，t=1.1R8C2，用输入信号的频率f表示，得f=R4V/R1tVz。可将f与V成正比。
第五章电路的仿真与设计体会5.1 仿真结果
5.2 收获和体会
经过这一周对模电课程设计。使我们我们了解和掌握很多关于电子技能的知识，更好的认识我们以后要接触的电子产品。简单的了解和掌握了一些电子元件的运用，极大的拓宽了我们的知识面，提高了以后学习生活中的动手能力，给我们很大的启发，有助于我们将来的学习和工作。两周的课程设计,此次更增加了大家的动手实践能力。而且，比起以往只要照着电路连线做实验，这次更添加了自己的思考，该选择怎样的电阻，电容，想要修改最后的输出，应该在什么地方做改变。看着大家做出来的电路，并且系统
是活的，还是挺有成就感的，虽然还有很多问题存在。于是我们开始翻数电和模电的课本，看相关的内容。整个课程设计过程，不仅是一个课程设计，也让我们对于课本上的知识有了更深的了解，对于知识，也更加形象化了。一旦真正的应用于实践中，就会产生很多意想不到的惊喜与惊奇。这次课程设计，提高了我们的动手能力和自己主动分析解决问题的能力，也让我们意识到团队合作的重要性，只有让每个人发挥自己的长处，才会发挥团队的力量。总而言之，这样的课程设计还是觉得这样的课程是很有意义的。
致谢
首先，要感谢倪林老师对我们的悉心指导。在大二上学期中对我们向我们传授了模电的相关专业知识，交给了我们很多学习方法。并引导我们解决学习中遇到的障碍，勇于知难而上。对此，我们感到非常的荣幸和自豪。再次感谢老师的帮助。
参考文献
【1】阎石主编，数字电子技术基础（第五版）。清华大学出版社 2006
【2】翁飞兵陈棣湘主编，电子技术实践教程，国防科技大学出版社，2003 【3】毕满清主编，电子技术实验与课程设计，机械工业出版社， 2006 【4】何光明主编，电子技术基础（模拟部分），清华大学出版社， 2004 【5】王艳春主编，电子技术实验与Multisim仿真合肥工业大学出版社 2011
附录
各种元件列表：表6.1
答辩记录及评分表
基于LM331频率电压转换器电路设计
基于LM331频率电压转换器电路设计LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的 IC(阈值)。在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建 说明 LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的 IC(阈值)。在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建的比较器电路，触发定时器电路。在任何时刻，电流流过的电流输出引脚(引脚6)将输入频)的值成正比。因此，输入频率(FIN)成正比的电压(VOUT)率和定时元件(R1和C1 将可在负载电阻R4 。电路图
注意事项 该电路可组装在一个VERO板上。 我用15V直流电源电压(+ VS)，同时测试电路。 LM331可从5至30V DC之间的任何操作。 R3的值取决于电源电压和方程是R3 =(VS - 2V)/(2毫安)。 根据公式，VS = 15V，R3 = 68K。 输出电压取决于方程，VOUT =((R4)/(R5 + R6))* R1C1 * 2.09V *翅。壶R6可用于校准电路。
电压频率转换器设计(含电路图)
《模拟电子技术基础》课程设计报告题目电压/频率变换器 班级电科1124 姓名冯刚毅 学号201211911406 成绩 日期
课程设计任务书
一电压/频率变换器的设计方案简介 1.1 实验目的及应用意义 1．学习简单积分电路的设计与由555定时器组成的单稳态触发器。 2．用multisim设计出实验原题图，使V I变化范围：0∽10V，f o变化范围：0∽10kHz；并分析其功能原理。 1.3 设计思路 电压/频率变换器的输入信号频率f。与输入电压V i 的大小成正比，输入控制电压V i常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号做为控制电压，其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。 本设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一域值时，电容C再次充电。由此实现V i 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。 1.4 原理框图设计
电压频率转换器原理框图1.5 电路图
二电压频率变换器各单元电路设计 2.1 积分器设计 积分器采用集成运算放大器和R C 元件构成的反向输入积分器。具体电路如下： 2.2 单稳态触发器设计 单稳态触发器采用555 定时器构成的单稳电路。具体电路如下：
2.3 电子开关设计 电子开关采用开关三极管接成反向器形式，当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为0，当触发器输出为低电平时，三极管截止，输出近似等于+Vcc。 2.4 恒流源电路设计 恒流源电路可采用开关三极管T，稳压二极管D z 等元件构成。具体电路如下所示。当V1’为0时，D2，D3 截止，D4 导通，所以积分电容通过二极管放电。当V1’为1 时，D2，D3 导通，D4 截止，输入信号对积分电容充电。在单稳态触发器的输出端得到矩形脉冲。
LM331压频变换器的原理及应用
LM331压频变换器的原理及应用 1. 概述 LM331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电源电压下都有极高的精度。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0.1Hz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度。 LM331的内部电路组成如图1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、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. 工作原理 2.1 电压—频率变换器 图2是由LM331组成的电压椘德时浠坏缏贰Ｍ饨拥缱鑂t、Ct和定时比较器、复零晶体管、R－S触发器等构成单稳定时电路。当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，Q输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时，电流开关打向右边，电流源IR对电容CL充电。此时由于复零晶体管截止，电源Vcc也通过电阻Rt对电容Ct充电。当电容Ct两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，Q输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容Ct通过复零晶体管迅速放电；电流开关打向左边，电容Cl对电阻RL 放电。当电容CL放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。图3画出了电容Ct、Cl充放电和输出脉冲f0的波形。设电容CL的充电时间为t1，放电时间为t2，则根据电容CL上电荷平衡的原理，我们有：(IR－VL/RL)t1=t2VL/RL 从上式可得： f0=1/(t1＋t2)=VL/(RLIRt1) 实际上，该电路的VL在很少的范围内(大约10mV)波动，因此，可认为VL=Vt，故上式可以表示为： f0==Vt/(RLIRt1) 可见，输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。式中IR由内部基准电压源供给的1.90V参考电压和外接电阻Rs决定，IR=1.90/Rs，改变Rs的值，可调节电路的转换增益，t1由定时元件Rt和Ct决定，其关系是t1=1.1RtCt，典型值Rt=6.8kΩ，
电压频率变换器的设计讲解
机械与电子工程学院 课程设计报告 课程名称模拟电子技术课程设计设计题目电压频率变换器 所学专业名称电气信息类 班级电类114班 学号********** 学生姓名王*金 指导教师汪* 2012年12月23日
机电学院模拟电子技术课程设计 任务书 设计名称：电压频率转换器 学生姓名：王*金指导教师：汪* 起止时间：自2012 年12 月10 日起至2012 年12 月25 日止 一、课程设计目的 1).熟悉集成电路及有关电子元器件的使用; 2).了解电压平频率转换器主体电路的组成及工作原理; 3).学习电路中基本电路的应用以及单稳态触发器等综合应用。 二、课程设计任务和基本要求 设计任务： 1）.熟悉和应用比较器的构成及设计方法，尤其是迟滞比较器的应用。 2）.熟悉和应用积分器的构成和设计方法，了解电容在其中的工作原理。 3）.熟悉和简单应用二极管作电子开关的构成和设计方法。 4）.熟悉迟滞比较器与积分器之间的波形转换。 5）.熟悉掌握运用multisim画图、调试和仿真。 基本要求： 1).有明确的设计方案使操作简便易行。 2）.设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波，包括：积分器；电压
比较器。 3）.输入为直流电压0-10V。 4）.输出为f=0-500Hz的矩形波。 5).按规定格式写出课程设计报告书。
机电学院模拟电子技术课程设计指导老师评价表
目录 摘要和关键词 (1) 第一章设计指标 (2) 1.1 设计指标 (2) ◆ 1.1.1设计内容 (2) ◆ 1.1.2设计要求 (2) 第二章系统设计原理及内容 (2) 2.1 设计思想 (2) 电压/频率转换器原理框 (2) 第三章电路各模块方案设计 (3) 3.1 积分器的设计方案 (3) 3.2比较器的设计方案 (4) ◆ 3.2.1电压比较器 (4) ◆ 3.2.2过零比较器 (5) 3.3单稳态触发器 (6) 3.4低通滤波器 (6) 3.5模块的整合 (7) ◆ 3.5.1 电压/频率 (7) ◆ 3.5.2 频率/电压 (7) 第四章结束语 (8) 4.1心得体会 (8) 元件清单 (9) 参考文献 (9)
频率电压变换器
低频电子线路课程设计频率/电压变换器 电子信息工程三班 江海东 学号：2220083421
一、概述 本课题要求设计一个频率/电压变换电路，电路的输入信号为正弦波，电路的输出信号是直流电压，当输入信号的频率变化时，输出的直流电压随输入信号的频率发生线性变化。为电路的设计提供集成频率——电压变换器LM331和集成运放LM324这两种集成芯片，芯片的技术资料和使用方法查阅相关资料。 熟悉集成频率——电压变换器LM331的主要性能和一种应用； 熟练掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。 二、技术要求： 1、输入信号：波形：正弦波； 峰—峰值：200mV； 频率变化范围：200Hz~2.0kHz。 2、输出信号：直流电压； 电压变化范围：1.0~5.0V；随频率线性变化。 3、电源电压：-12V~+12V范围内选择。 三、设计过程： 1、实验仪器：电源两个，函数信号发生器一台，万用表一块，电压表一块，示波器一个，面包板一个，LM331及LM324芯片各一个，电阻、电容、电位器、导线若干。 2、LM331的简要工作原理： LM331 可用作频率――电压转换（FVC）； LM331用作FVC时的原理框如图5-1-1所示：
R +V CC 此时,○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. 工作过程(结合看图5-1-2所示的波形)如下:
2/3V CC v ct V 0 v CL p-p V CC 1 s t 图5-1-2 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)，Q =0（低电平）。
电压频率转换
A1的反馈电阻决定其直流增益。调整电位器RP1（10kΩ），使输入频率为30kHz 时，A1输出为3V，这样对于输入0～30kHz频率，可得0～3V输出电压，线性度为0.005％左右。 温漂取决于电容C2、A1的反馈电阻以及基准电压（13脚电压）。为此，C2采用温度系数为-120ppm/℃的聚苯乙烯电容，R2（75kΩ）采用温度系数为+120ppm/℃的电阻，基准电压电路的稳压二极管VD1采用LT1004。 本电路开关电容滤波器采用LTC1043，A1采用LF356，也可用其他讼司类似产品代替。 如图是NE555构成的电压/频率转换电路。电路中n，A1和A2构成同相积分器，VT1和A3构成恒流源，NE555构成单稳多谐振荡器。VT2是受NE555控制使其开关工作，对恒流源实行通/断控制。 A1和A2构成同相积分器，即同相输入电位较高，则输出上升；反之，同相输入电位较低，则输出下降。恒流源电流对C1进行充电，由于A2的同相输入为零，致使A2输出向负方向变化。由于A2为反相器，因此，A1的输出当然是向正方向上升。若恒流源切断，则积分电流仅是与恒流源反向的输入电流对C1反向充电，又使A2的输出电压向正方向变化，同理A1的输出向负方向变化。由此可知，积分电流受VT2的控制改变方向，从而实现了A1的积分输出改变方向。A1的输出送至NE555的2脚，只要7脚内部晶体管开路，C2就由R4充电使其电压上升，当6脚电平达到（2/3）Ucc时就会使片内触发器翻转，3脚变为低电平，同时C2通过7脚放电返回到零电位。由于3脚为低电平，VD1导通使VT2截止，这就切断了恒流源向积分器的充电通路。这时，A1输出下降，一直降到（1/3）Ucc时又使NE555的2脚为低电平并处于触发状态，于是又开始新的一轮循环，即3脚输出高电平，C2通过R4充电，VD1截止使恒流源为积分器提供电流直到3脚返回到低电平为止。重复上述过程就形成振荡，将输入0～-1OV电压转换为0～100 kHz的频率输出。
5.2频率电压变换器.
5.2 频率/电压变换器 本课题介绍一种频率/电压变换器的设计方法，通过本课题要求熟悉集成频率集成频率/电压变换器LM331的主要性能和典型应用，掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。 一、设计要求 1. 技术要求 (1)当正弦波信号的频率f i在200Hz?2kHz范围内变化时，对应输出的直流电压V在1V?5V范围内线性变化。 (2)正弦波信号源采用函数波形发生器(参见 5.1节)。 (3)采用土12V电源供电。 2. 方案选择 可供选择的方案有两种： (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。 (2)直接应用频率电压变换专用集成块LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比。 因第2种方案的性价比较高，故本题用LM331实现。 3^ LM331的工作原理 LM331的引脚排列和主要性能见附录。LM331即可用作电压/频率转换，也可用作频率/电压转换。 LM331的原理框图如图5-2-1所示。此时，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。 图5-2-1 LM331原理框图 该器件的工作过程(结合图5-2-1所示的波形)如图5-2-2所示
其中1.90V 是LM331内部的基准电压（即②脚上的电压）。于是得 V o = 2.09^R t C t f t 可见，当 眩、R 、G 、R —定时，V O 正比于f i ,显然，要使V O 与f i 之间的关系保 持精确、稳定，则应选用高精度、高稳定性的元件。 当输入负脉冲未达到 时，由于⑥脚电平?Vcc , 高于⑦脚电平，所以 S=0 （低电平）。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），Q' =0（低电平）。 此时放电管T 截止，于是 C 有Vcc 经R 充电，其上 电压V et 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 C L 充电，V C L 按线性增大（因 为是恒流源对C L 充电）。 经过1.1R t C t 的时间， V et 增大到2/3VCC 时，则R 有效（R=1, S=0）, Q' =1， 于是T 导通，e 通过T 迅 速放电。与此同时，开关 使恒流源I 接地，从而Q 通过R.放电，V CL 减小。 当下一个输入负脉冲 到达时，又使S=1, Q' =0, e 、C L 再次充电。然后，又 经过I.IR t C 的时间返回 到G 、C L 放电。 以后就重复上面的过 程，于是在R.上得到一个 直流电压V O （这与电源的 整流滤波原理类似），并且 V O 与输入脉冲的重复频率 f i 成正比。 C L 的平均充电电流为I x （ I.IR t C t ） 电平均电流平衡时，有 V O =I x （ I.IR t C t ） 式中I 是恒流源电源 图5-2-2 LM331工作波形 X f i ，平均放电电流为 V O /R L ,当Q 充放 X f i X R. 3 1
电压频率与频率电压转换电路
电压频率与频率电压 转换电路 2011年8月24日
目录： 摘要： (2) Abstract: (2) 一、设计方案 (3) （一）、电压频率转换电路 (3) 1.基于555定时器的电压频率转换： (3) 2.基于LM331的电压频率转换： (4) （二）、频率电压转换电路 (5) 1.基于LM2907的频率电压转换： (5) 2.基于LM331的频率电压转换 (5) 二、主体电路设计 (8) 三、电路安装 (9) （一）、电压频率转换电路 (9) （二）、频率电压转换电路 (10) 四、系统调试： (10) （一）VFC: (10) （二）FVC： (11) 1
摘要： 本系统利用了LM331的原理及性能设计了频率电压以及电压频率转换电路，实现了0Hz--10kHz频率与0—10V电压的相互转换，电路简单，转换结果线性度好。 关键字：LM331 频率电压转换滤波 Abstract: The system uses the principle and characteristic of LM331 to design the frequency-to-voltage and the voltage-to- frequency conversion circuits, realizes the frequency of 0Hz--10kHz and the voltage of 0 - 10V’s transformation , the circuits are simple and result have good linearity. Key-word: LM331 frequency voltage transformation filter 2
固定频率PWM微功率DCDC变换器设计.
固定频率PWM微功率DC/DC变换器设计 在电池供电的计算机,消费类产品和工业设备中,DC/DC变换器是重要的部件。变换器有两种类型：线性变换器和开关变换器。开关变换器主要有三种拓扑结构：降压变换器（开关稳压器将一输入电压变换成一较低的稳定输出电压）;升压变换器（开关稳压器将一输入电压变换成一较高的稳定输出电压）;反激变换器（开关稳压器将一输入电压变换成一较低的稳定反相输出电压）。在此用Motorola的MC33466微功率开关稳压器来设计降压变换器、升压变换器 在电池供电的计算机,消费类产品和工业设备中,DC/DC变换器是重要的部件。变换器有两种类型：线性变换器和开关变换器。开关变换器主要有三种拓扑结构：降压变换器（开关稳压器将一输入电压变换成一较低的稳定输出电压）;升压变换器（开关稳压器将一输入电压变换成一较高的稳定输出电压）;反激变换器（开关稳压器将一输入电压变换成一较低的稳定反相输出电压）。 在此用Motorola的MC33466微功率开关稳压器来设计降压变换器、升压变换器和反激变换器。MC33466器件具有非常低的静态偏置电流（典型值15μA）,含有高精度电压基准、振荡器、脉宽调制（PWM）控制器、驱动晶体管、误差放大器、反馈电阻分压器等。 MC33466变换器工作如同一个固定频率电压模式稳压器。变换器工作在非连续模式,在晶体管开关导通期间,电感电流跃变到峰值大于或等于dc输入电流的两倍值。在晶体管开关的关闭期间,电感电流跃变到零,直到另一个转换周期开始为止。 因为输出电压端也同样作为电源电压来为内部电路供电,所以在降压变换器和反激变换器设计中,需要一个外部启动电路为集成电距开始转换提供起始功率。 图1、图2和图3分别为用MC33466设计的升压变换器、降压变换器和反激变换器。在图3和图3中的启动电路用三个分立元件组成。 在变换器设计中必须选择下列参数： Vin--额定工作的dc输入电压 Vo--所希望的dc输出电压 Io--所希望的dc输出电流 Vripple(pp)--所希望的峰-峰输出波纹电压。为使性能最佳,波纹电压应该保持一低数值一,因为它将直接影响电源电压调整率和负载调整率。
频率电压变换器实验报告
频率/电压变换器实验报告 一：已知条件与技术指标 (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----2000H z,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。 (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V R的大小。使输出的电压在1-5V。 (5) 采用+ -12V电源供电 二：电路原理 系统构成的主要流程图 参考电压V R 4、分析并计算主要元件参数值
+V C C (1) F/V转换部分：(i)LM331的内部原理图
+V C C 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. 工作过程及工作波形如图所示: R
CC p-p s 2/3V t 图5-1- 2 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）,Q=0
（低电平）。此时放电管T截止，于是C t由V cc经R t充电，其上电压V et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C L充电，V CL 按线性增大（因为是恒流源对C L充电）。 经过I.IR t C t的时间，V et增大到2/3V cc时，则R有效（R=1，S=0），Q =0， C t、C L再次充电。然后，又经过I.IR t C t的时间返回到C t、C L放电。 以后就重复上面的过程，于是在R L上就得到一个直流电压V。（这与电源的整流滤波原理类似），并且V。与输入脉冲的重复频率f i成正比。 C L的平均充电电流为i x （I.IR t C t）x f i C L的平均放电电流为V O/R L 当C L充放电平均电流平衡时，得： V o=| X Q.IR t C t）x f iX R L 式中I是恒流电流，l=1.90V/R S 式中1.90V是LM331内部的基准电压（即2脚上的电压）。 于是得： R V。=2.09—^R t C t f j R S 可见，当R s、R t、C t、R L一定时，V o正比于f i，显然，要使V。与f i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f i，要使V。为一定植，可调节R s的大小。恒流源电流I允许在10 J A~500 J A范围内调节，故R s可在190k 43.8 k Q范围内调节。一般R s在10k Q左右取用
51单片机的电压频率转换
基于单片机的电压频率转换电路设计、装配与调试 1．电压频率转换电路 图3-13 LM331构成单片机V/F数据采集前向通道电原理图 1．电路工作原理分析 LM331片内能隙基准电路产生1.9V直流电压送到2脚，并钳位在1.9V上。当2脚外接R S+R S’，后形成基准电流i＝1.9/(R S+R S’)。本例i＝1.9/(12k+R S’)，i max＝1.9/12k＝158μA，i min＝1.9/17K＝112μA。 片内输入比较器的两个输入端：7脚接被测输入电压V IN。6脚为阈值电压V X,并与电流输出端1脚相连。外接R L、C L电路。片内定时比较器两个输入端：一个在片内通过R、2R电阻分别与V CC、GND相连；获得固定的比较电压2/3V CC。另一个输入端5脚接Rt、Ct相连；获得随Ct充电状态变化的电压V5。V5与2/3V CC 比较，当Ct充电到V5>2/3V CC时，定时比较器使片內R-S触发器复位。在R-S 触发器复位状态下电流开关断开，输出驱动晶体管截止，使Ct开始放电。片內R-S触发器与定时比较器和复位晶体管以及外接Rt、Ct构成一个单稳脉冲定时器。定时周期T＝1.1Rt×Ct。 当输入比较器的V IN>V X时，启动单稳脉冲定时器并导通频率输出晶体管，使3脚连接的光电耦合器导通。同时片内开关电源导通电流i通过1脚向C L充电，Vx逐渐升高；当Vx上升到V IN
注入C L 的平均电流IA VE ＝i ×t ×fout 严格地等于Vx ／R L 。IA VE ＝i ×t ×fout ＝ Vx/R L 。又V IN ≈V X ，故有： i ×t ×fout ≈ Vx/R L fout ＝t i R V L IN ??＝)'/(9.11.1RS RS C R R V t t L IN +???＝t L IN C Rt R RS RS V ???+?09.2） ’（ 根据已知电路参数R S +R S ’＝15k ，R L ＝100k ，Rt ＝6.8k ，Ct ＝0.01μF fout ≈000001.001.010008.6100010009.2001015????????IN V ＝1000VIN 可得当V IN =1V 时，fout=1000HZ 。V IN =10V 时，fout=10000HZ ，线性度可达0.01`％。 输入电压V IN 经一个R C 低通滤波器消除干扰，进入输入端7脚。R C 滤波器截止频率fo 为: fo ＝112C R V IN π=000001 .04.010*******.321?????≈16HZ R S 、R L 、Rt 和Ct 直接影响转换结果，对元件精度有一定要求，可根据转换精度适当选择。R S 、R L 、Rt 和Ct 要选用低温漂的稳定元件，C L 虽对转换结果无影响，但应选择漏电流小的电容。 3. 频率测量程序设计 LM331的3脚输出脉冲频率信号经光电耦合器隔离后，送入8031。由单片机程序对被测信号频率进行计数，或测定被测信号的周期，即可有两种方法。被测量信号频率fout ＝0～10KHZ ，当单片机系统时钟为6MHZ 时，T0或T1定时 脉冲fc=6MH Z ／12=500 KH Z ，由测频公式fout ＝ c x n n *fc (x n 为被测信号计数值，c n 为定时脉冲计数值)，当c n 固定时，为频率法，当x n 固定时，为周期法。 由于定时的起始、结束边沿与被测的计数脉冲边沿不同步，将出现±1个被测的计数脉冲的误差δ，误差δ与被测量信号频率fout 有关，fout 越低，误差δ越大。要实现高精度频率测量，可采用同步计数技术来改善误差δ。用频率低的被测信号来控制定时计数的起始、结束（同步），此时产生的±1个脉冲的误差δ为±1个频率高的定时计数脉冲，降低了误差δ。同步计数时序见图3-14，fout-
模电课程设计 电压频率变换器(DOC)
模拟电子技术基础 题目名称：电压/频率变换器 班级： 姓名： 学号： 完成日期： 2011-6-10
摘要 本实验是对信号的产生、处理及变换功能电路的设计，在实际生产和操作中有这应用广泛。本设计是主要针对的是模拟电子技术课程的设计，具有可操作性和应用性，学生能够独立完成。电路信号的转换已经在电子领域中广泛应用，如：采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）变换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D（模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。可以从本实验中学习到更多的电路设计的方法，激发学生的设计兴趣和激情，为以后的学习和工作打下良好大的基础。而V/f（电压/频率）转换器便是本实验的主要内容。
目录 一. 设计任务 二. 简略设计方案 三. 电路构成和部分参数计算 1．积分电路 2．单稳态触发器电路 3. 电子开关电路图 4．恒流源电路的设计 四．总原理图和元器件清单 1.总原理图 2.元件清单 五．基本计算与仿真调试分析 1.基本计算 2.仿真结果 六．PCB仿真图 七. 设计总结 八．参考文献 一、设计任务
1.设计一种电压/频率变换电路，输入υI为直流电压（控制信 号），输出频率为?O的矩形脉冲，且 fυI。 O 2.υI变化范围：0～10V。 3.?O变化范围：0～10kHz 4.转换精度<1% 。 二、设计方案 可知电路主要是由积分器、单稳态触发器、电子开关和恒流源电 三、电路构成和部分参数计算 1.、积分电路： 积分电路采用集成运算放大器和RC元件构成反向输入积分器。电路图如下：
电压频率和频率电压转换电路的设计
模电设计课程设计报告 题目：电压/频率变换器 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 2011年 1 月12 日
1 绪论 （1）电压/频率转换即v/f转换，是将一定的输入信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。它的功能是将输入直流电压转换频率与其数值成正比的输出电压，故也称电压控制振荡电路。 如果任何一个物理量通过传感器转换成电信号后，以预处理变换为合适的电压信号，然后去控制压控振荡电路，再用压控振荡电路的输出驱动计数器，使之在一定时间间隔内记录矩形波个数，并用数码显示，那么可以得到该物理量的数字式测量仪表。 图1 数字测量仪表 电压/频率电路是一种模/数转换电路，它应用于模/数转换，调频，遥控遥测等各种设备。 （2）F/V转换电路 F/V转换电路的任务是把频率变化信号转换成按比例变化的电压信号。这种电路主要包括电平比较器、单稳态触发器、低通滤波器等电路。它有通用运放F/V转换电路和集成F/V转换器两种类型。 1.1设计要求 设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波的电路,要求包括：积分器；电压比较器和一个将给定频率的矩形波转换为直流电压的电路，要求包括：过零比较器、单稳态触发器、低通滤波器等。 1.2 设计指标 (1）输入为直流电压0-10V，输出为f=0-500Hz的矩形波。 （2）输入ui是0~10KHZ的峰-峰值为5V的方波，输出uo为0~10V的直流电压。 2 设计内容总体框图设计 2．1 V/F转换电路的设计 2.1.1 工作原理及过程 积分器和滞回比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图 2所示，比较器输出的矩形波经积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成矩形波，这样便可构成三角波，矩形波发生器。由于采用集成运放组成的积分电路，因此可以实现
频率电压转换电路设计讲解
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
1、概述 本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。 本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200Hz~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. ○2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. 2、设计过程 2.1 函数信号发生器ICL8038芯片介绍 2.1.1 ICL8038作用 ICL 8038 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。 2.1.2 ICL8038管脚介绍
图2 ICL8038 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。当参考电压已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 时若两输入级电压差小于6微伏探测器输出零。这也可以被认为是测量的不确定度。 2.3 F/V 变换电路的设计 2.3.1 F/V 变换器的简单介绍 LM331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 电源电压下都有极高的精度。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0.1Hz 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度。 2.3.2 LM331 器件管脚图及管脚功能 VI + — A +V CC —V EE Vo 图3 过零比较器
电压频率和频率电压转换电路的设计
电压频率和频率电压转换电路的设计 图1 数字测量仪表电压/频率电路是一种模/数转换电路，它应用于模/数转换，调频，遥控遥测等各种设备。（2）F/V转换电路F/V转换电路的任务是把频率变化信号转换成按比例变化的电压信号。这种电路主要包括电平比较器、单稳态触发器、低通滤波器等电路。它有通用运放F/V转换电路和集成F/V转换器两种类型。1、1设计要求设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波的电路,要求包括：积分器；电压比较器和一个将给定频率的矩形波转换为直流电压的电路，要求包括：过零比较器、单稳态触发器、低通滤波器等。1、2 设计指标(1）输入为直流电压0- 10V，输出为f=0-500Hz的矩形波。 （2）输入ui是0~10KHZ的峰-峰值为5V的方波，输出uo为0~10V的直流电压。2 设计内容总体框图设计2．1 V/F转换电路的设计2、1、1 工作原理及过程积分器和滞回比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图2所示，比较器输出的矩形波经积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成矩形波，这样便可构成三角波，矩形波发生器。由于采用集成运放组成的积分电路，因此可以实现恒流充电，能够得到比较理想的矩形波。 通过分析可知，矩形波幅值大小由稳压管的稳定电压值决定，即方波的幅值。
矩形波的振荡频率2、1、2 模块功能积分器：积分电路可以完成对输入电压的积分运算，即输入电压与输出电压的积分成正比。滞回比较器：用来输出矩形波，积分器得到的三角波可触发比较器自动翻转形成矩形波。稳压管：用来确定矩形波的幅值。 图2 总体框架图2、2 功能模块的设计2、2、1 积分电路工作原理积分电路可以完成对输入电压的积分运算，即输入电压与输出电压的积分成正比。由于同相积分电路的共模输入分量大，积分误差大，应用场合少，所以不予论述，本课程设计用到的是反相积分电路。图3 积分器反相积分电路如图3 所示，电容器C 引入交流并联电压负反馈，运放工作在线性区。由于积分运算是对瞬时值而言的，所以各电流电压均采用瞬时值符号。由电路得因为“-”端是虚地，即U-=0,并且式中是积分前时刻电容C上的电压，称为电容端电压的初始值。所以把代入上式得当时若输入电压是图所示的阶跃电压，并假定,则t>=0时，由于，所以由此看出，当E为正值时，输出为反向积分，E对电容器恆流充电，其充电电流为E/R，故输出电压随线性变化。当向负值方向增大到集成运放反向饱和电压时，集成运放进入非线性工作状态，保持不变，图3所示。 如输入是方波，则输出将是三角波，波形关系如图4所示。当时间在0～期间时，电容放电当t=1时，当时间在～期间时，电容充电，其初始值所以当 t= 时，。
电压频率转换器
课程设计说明书 课程名称：模拟电子技术课程设计 题目：电压频率转换器 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 日期：年月日
电压/频率变换器 一、设计任务与要求 说明：电压/频率变换电路实质上是一种振荡频率随外加控制电压变化的振荡器。 主要技术指标与要求： （1）设计一种电压/频率变换电路，输入υI为直流电压（控制信号），输出频率为?O的矩形脉冲，且 fυI。 O （2）υI变化范围：0～10V。 （3）?O变化范围：0～10kHz （4）转换精度<1% 。 二、方案设计与论证 可知电路有积分器，单稳态触发器，电子开关和恒流源电路组成，狂徒如下：Array 1、电压/频率变换器的输入信号频率 f。与输入电压 Vi 的大小成正比，输入控制电压 Vi 常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号做为控制电压，其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。 2、本设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者 单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制
积分电容恒流放电，当电容放电到某一域值时，电容 C 再次充电。由此实现 Vi 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。 三、单元电路设计与参数计算 1、积分器设计： 积分器采用集成运算放大器和 RC 元件构成的反向输入积分器。具体电路如下： 2、单稳态触发器设计 : 单稳态触发器采用 555 定时器构成的单稳电路。具体电路如下：
3、电子开关设计 电子开关采用开关三极管接成反向器形式，当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为 0，当触发器输出为低电平时，三极管截止，输出近似等于+VCC. 4 、恒流源电路设计 恒流源电路可采用开关三极管，稳压二极管Dz 等元件构成。具体电路如下所示。R2/D1/D5给三极管提供基极偏置，R1提供射极偏置，与+/-15V电源构成恒流源电路，三极管的集电极电流为恒定电流。当V1为低电平D2,D3 截止，D4导通，所以积分电容通过三极管放电。当 V1为高电平D2、D3 导通，D4截止，输入信号对积分电容充电。在单稳态触发器的输出端得到矩形脉冲。 四、总原理图及元器件清单 1 总原理图
555 电压频率变换电路的设计
长沙学院 课程设计说明书 题目125电压频率变换器的设计系(部) 电子与通信工程 专业(班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期
模拟电路课程设计任务书（20） 一．设计题目 电压频率变换器的设计 二．技术参数和设计要求 1. 技术参数 （1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。 （2）vi变化范围为0～10V。 （3）fo变化范围为0～10kHz。 （4）转换精度<1%。 2. 设计要求 （1）画出电路原理图或仿真电路图； （2）元器件及参数选择； （3）电路仿真与调试； （4）PCB文件生成与打印输出； （5）编写设计报告：包括设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 （6）答辩，在规定时间内完成叙述并回答问题。 三．设计工作量 设计时间一周，2012年下学期进行。 四．工作计划 星期一：布置设计任务，查阅资料； 星期二~星期四：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数； 星期五：撰写设计报告及使用说明书，进行个别答辩。 五．参考资料 1．彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997； 2．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005； 3．童诗白，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988； 4．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，2006 六．指导教师 马凌云 七．系部审批
长沙学院课程设计鉴定表
目录 一．技术参数和设计要求 (4) 1.1. 技术参数 (4) 1.2 设计要求 (4) 二．设计思路 (4) 三．单元电路设计 (6) 3.1积分器的设计： (6) 3.2单稳态触发器的设计 (6) 3.3电子开关的设计 (7) 3.4恒流源电路的设计 (8) 四、总原理图及元器件清单 (9) 4.1总原理图 (9) 4.2元器件清单 (9) 五、基本计算与仿真调试分析 (9) 5.1基本计算 (9) 5.2仿真数据 (10) 六、课程设计总结 (13) 七、参考文献 (14) 一．技术参数和设计要求 1.1. 技术参数 （1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。 （2）vi变化范围为0～10V。 （3）fo变化范围为0～10kHz。 （4）转换精度<1%。 1.2设计要求 （1）画出电路原理图或仿真电路图； （2）元器件及参数选择； （3）电路仿真与调试； 二．设计思路 这个电路主要是有积分器，单稳态触发器，电子开关和恒流电路组成。具体原理框图如下：
电压频率转换电路
2 电压/频率转换电路 电压/频率转换即V/F 转换，是将一定的输入电压信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。针对煤矿的特殊要求，我们只分析如何将电压转换成200～1000Hz的频率信号。 实现V/F 转换有很多的集成芯片可以利用，其中LM331是一款性能价格比较高的芯片，由美国NS公司生产，是一种目前十分常用的电压/频率转换器，还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。由于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电源电压下都有极高的精度。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1Hz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度。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Vs短路。图2是由LM331组成的典型的电压/频率变换器。 其输出频率与电路参数的关系为： Fout= Vin·Rs/(2.09·R1·Rt·Ct) 可见，在参数Rs、R1、Rt、Ct确定后，输出脉冲频率Fout与输入电压Vin成正比，从而实现了电压-频率的线性变换。改变式中Rs的值，可调节电路的转换增益，即V和F之间的线性比例关系。将1～5V 的电压转换成200～1000Hz的频率信号，电路参数理论值为R =18kΩ，Ct=0.022uF，R1=100kΩ，Rs=16.5528kΩ，由于元器件与标称值存在误差，在
模电创新实验报告--电压频率转换器的设计
Liaoning Normal University 开放实验室项目 研究论文 题目：电压频率转换器的设计 学院：物理与电子技术学院 专业：电子信息工程 班级序号： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2011年11月
电压频率转换器 学生： 指导教师： 物理与电子技术学院电子信息工程专业2009级 摘要：本系统利用了LF741和NE555的原理及性能设计了频率电压以及电压频率转换电路，实现了0—10V 电压与0Hz--10kHz 频率的相互转换，电路简单，转换结果线性度好。 关键字：LF741； NE555； 频率； 电压； 转换 Abstract:The system uses the principle and characteristic of LF741&NE555 to design the frequency-to-voltage and the voltage-to- frequency conversion circuits, realizes the frequency of 0Hz--10kHz and the voltage of 0 - 10V’s transformation , the circuits are simple and result have good linearity. Key-word:LF741; NE555; frequency; voltage; transformation 前言 电压/频率变换器实质上是一种振荡频率随外加控制变换器。其主要是通过输入电压控制输出频率，电压/频率变换电路的输出信号频率fo 与输入电压Ui 成正比，所以在调频，锁扣，和模/数变换等许多领域中，得到了非常广泛的应用，电压/频率变换电路中的主要部分已经能集成在一块硅片上，这就为它的广泛应用创造了有利条件。压控振荡器的应用十分广泛，若用方波作为控制电压，压控振荡器就是双频振荡器，能交替输出两种频率的波型，若用正弦交流电压作为控制电压，压控振荡器就成了调频振荡器，能输出抗干扰能力很强的调频波，上述各类信号波形以应用于各种智能测试设备和自动控制系统中。电压/频率变换器还具有精度高，线性度高，温度系数低，功耗低，动态范围宽的一系列优点。 1．电压/频率变换器目的与要求 1.1设计电压/频率变换器的要求及性能指标 要求： 设计一种电压/频率变换器，输入Vi 为直流电压（控制信号），输出频率为f 矩形脉冲 （1）电压/频率变换器输入Vi 为直流电压（控制信号），输出频率为f0的矩形脉冲，且vi f 0。 （2）Vi 变化范围：0~10。 （3）f0变化范围：0~10kHz 。 （4）转换精度<1%。 电压/频率变换器设计方案的实现： 利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频 率，故采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发 器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电， 当电容放电到某一域值时，电容 C 再次充电。由此实现 V i 控制电容充放电速度，即控制