模电课程教学设计

电压一频率转换电路设计课题：电压一频率转换电路

专业班级：_________

学生姓名：____________________

学号：_______________________

指导教师：_________________

设计时间：___________________

题目电压—频率转换电路

一、设计任务与要求

1．将输入的直流电压（10 组以上正电压）转换成与之对应的频率信号。

2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（± 12V ）。

（提示：用锯齿波的频率与滞回比较器的电压存在一一对应关系，从而得到不同的频率.）二、方案设计与论证

用集成运放构成的电压—频率转换电路，将直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，其输出为矩形波。

方案一、采用电荷平衡式电路

输入电压积分器滞回比较器输入

原理图：

方案二、米用复位式电路

输入电压 积分器 单限比较器 输出

原理图:

通过对两种转换电路进行比较分析，我选择方案一来实现电压一频率的转 换。方案一的电路图简单，操作起来更容易，器件少，价钱也更便宜，且方案一

13 R1

50k Q

V1 12 V

Q1 2N1132A C1 —II — VCCUF vcC^v

12V

VCC

-12V

R5 1k Q

5

R9

R8

10k Q

10k Q 50% Key=A

UA741CD

10 D2

1N5234B 11 D1

1N5234B

U1

6

12

UA741CD VDD

VC 10k Q

4

VDD

U2

VCC

-12V

R10 1k Q

R3

10k Q R4 -

6 10k Q

图1 电源原理图

单相交流电经过电源变压器、单相桥式整流电路、滤波电路和稳压电路转换 成稳定的直流电压。

直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降 压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为

直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉冲电压。

的线性误差小，精度高，实验结果更准确，所以我选择方案一

三、单元电路设计与参数计算

1、电源部分：

D5 1N4007

15

U2 LM7812CT VN TAGE

VREG

14

COMMON

R1 -1k|?

2V1

U1

1 AMP"“ 220 Vrms 50 Hz %

■

T1—32

D3 圭1N4007 6N4007

D1

C3

4 C1

*3.3mF *220nF

C7 470nF

韦

220uF

干身 LED1

C2 3.3mF

C4 220nF 1N4007

C6 470nF + C8 土

220uF

17

16

COMMON VOLTAGE LINE

VREG

U3 LM7912CT

D6 1N4007

D2 D4

1N40071

R2

LED2

为了减少电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。

交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网 电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直 流电压基本不受电网电压波动和负载变化的影响，从而获得足够高的稳定性。

2、电压一频率转换部分: 0积分器：

在电路中，由于集成运放的同相输入端通过 R3接地，U P U N

取值为：

变压器： 规格220V~15V 整流用的二极管：1N4007

C4、C3 : 0.22uf C7、C8 : 220uf

整流芯片：LM7812、LM7912 电解电容：C1、C2 : 3300uf

C6、C5: 0.47uf

发光二极管上的R ： 1K Q

图2—1 积分运算电路

地”

电容C中电流等于电阻R中的电流

U I

i c i R -R

输出电压与电容上电压的关系为

U O U c

而电容上电压等于其电流的积分，故

丄. 丄

U o c i c d t RC U1'd t

◎滞回比较器：

图2 —2 —( a)滞回比较器

图2 — 2—( b )电压传输特性

从集成运放输出端的限幅电路可以看出，

u

°

u z

，集成运放反相输入端电位

U N U I ，同相输入端电位

令U N U P ，求出的U I 就是阈值电压，因此得出

色电压一频率转换:

R i

R

2

?

U

U T

R

R i

R

2

?

U

图2 — 2 —( C ) 电压一频率转换原理图

13 V5

12 V D1

R6 5

C2

1

1N4007

2

U2

U1

6

R7

UA741CD

UA741CD

6 1k|?

R1 10k|? R2 10k|?

V4 12 V

1uF

_V2 —12 V T

V1 —12

V

3

V3 —12 V

10 R5

—VA- 1k|?

15

D2

12 D 3

1N5234B 1N5234B

XMM1

XSC1

Ext Trig

R4 ■VW 10k|?