模电课程设计 电压频率变换器(DOC)
模拟电子技术课程设计——频率、电压转换电路的设计
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：冒佳卫学号：20111206491 引言本设计实验要求对函数发生器、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 设计目的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 i在1~5V范围内线形变化。
1.2 设计内容设计一个频率/电压转换电路，将给定的正弦波信号的频率转化成相对应的直流电压。
设计的各部分包括：比较器、F/V转换器、反相器、反相加法器。
1.3 主要技术要求（1）输入为正弦波频率200—2000Hz; 输出为电压1—5V；（2）正弦波信号源采用函数波形发生器的输出；（3）采用±12V电源供电。
2 频率/电压转换器的总体框图设计=1~5V函数波形发生器输出的正弦波比较器变换成方波。
方波经F/V变换器变换成直流电压。
直流正电压经反相器变成负电压，再与参考电压V R通过反相加法器得到V o3 频率/电压转换器的功能模块设计3.1 函数信号发生器ICL8038芯片介绍3.1.1 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。
3.1.2 ICL8038管脚介绍图 2 ICL8038表1 引脚功能介绍3.2 比较器电路的设计过零比较器的原理过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。
电压频率转换课程设计
目录第一章设计指标 (1)设计指标 (1)第二章设计方案及方案确定 (1)2.1设计思想 (1)2.2各功能的组成及原理分析 (1)2.3总体工作过程................................................,,,,,,,,,,,,, 13 第三章电路的组构与调试. (15)3.1 遇到的主要问题 (15)3.2 现象记录及原因分析 (15)3.3 解决措施........... .. (16)3.4 电路的检测 (16)第四章结束语 (17)心得与体会 (17)参考文献 (19)器件表 (19)附图(电路总图) (20)小信号(100mv)电压/频率变换第一章设计指标【设计指标】1.设计内容：小信号（100mv）v/f变换2.设计要求：1）输入0～100mv小信号电压线性变换成0～10KHz频率输出；2）设计精度1‰，既误差不超过10Hz；3）输出波形（脉冲波），脉冲宽度tw=20～40μs。
第二章设计方案及方案确定2.1设计思想输入为0～100mv的小信号线性转换成0～10KHz的输出频率，可先将0～100mv的小信号电压线性转换成0～10v的电压输出，然后再将其转换成0～10KHz的频率输出。
2.2各功能的组成及原理分析1. 0～100mv电压输出电源电压输出为12V，要产生0～100mv的电压，需要一个有固定阻值的电阻和一个滑动变阻器进行分压以调节电压输出。
通过调节滑动变阻器的阻值来改变输出电压（滑动变阻器两端的电压）。
当滑动变阻器的阻值为0Ω时，滑动变阻器两端的电压为0V,当滑动变阻器的阻值为1KΩ时，滑动变阻器两端的电压为100mv。
电阻选择：110KΩ电阻一个，9.1KΩ电阻一个，1KΩ滑动变阻器一个。
滑动变阻器两端电压为输出电压。
电路连接如图一所示。
110k9.1k_LIN50%图1 分压电路产生0～100mv电压2.电压放大1）仪表放大器的特点在测量系统中，通常被测物理量均通过传感器转换为电信号，然后进行放大。
模电课设频率-电压转换器电路
目录一.电路设计 (1)1.1设计方案选择 (1)1.2电路主要框图 (1)1.3设计 (1)1.4电路原理 (2)二.部分电路设计 (2)2.1比较器 (2)2.2频率-电压转化器 (4)2.3反相器 (7)2.4反相加法器 (8)3........................................................................................................................................... 总体电路图 .. (10)4........................................................................................................................................... 测试数据 (11)5........................................................................................................................................... 心得体会及问题 (11)5.1心得 (11)5.2问题及不足 (12)6........................................................................................................................................... 元件清单 (13)7........................................................................................................................................... 所用器件介绍. (13)7.1 比较器LM339 (13)7.2F/V 转换器LM331 (16)7.3反相器/反相加法器OP07 (18).电路设计1.1设计方案选择本组本次设计共有两个供选方案。
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ƒO的矩形脉冲，且fυI。
O2.υI变化范围：0～10V。
3.ƒO变化范围：0～10kHz4.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：2、单稳态触发器电路单稳态触发器由555定时器构成，单稳态触发器具有下列特点：第一、它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二、在外来触发脉冲的作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三、暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定的状态。
暂稳状态时间的长短，与触发器脉冲无关，仅决定于电路本身的参数或者电路阀值电压以外接R、C参数有关，单稳态触发器输出脉冲宽度t W仅决定于定时元件R、C的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便的调节t W。
模拟电路之电压频率转换
模拟电路课程设计报告设计课题：电压频率转换专业班级：09电气技术教育学生姓名：易群学号：090805031指导教师：曾祥华设计时间：2011/1/10（以上小二号、行距40磅）电压频率转换一、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(一)电源部分单相电压经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。
直流电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需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，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动电压，再通过低通滤波电路滤波，减小电压的脉动，使输出电压平滑，但由于电网电压波动或负载变化时，其平均值也将随之变化，则在滤波电路后接个稳压电路，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。
在此次设计中则用220v、50Hz的交流电通过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路利用桥式整流电路实现正、负12V直流电压。
方框图如下：原理：图 10.1.1 直流稳压电源的方框图电网电压直流稳压电源通过变压器、整流、滤波、稳压来实现。
1）通过电源变压器降压后，再对220V 、50Hz 的交流电压进行处理，变压器副边电压有效值决定于后面电路的输出电压。
2)变压器副边电压通过整流电路将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，一般整流电路用单相半波整流和单相桥式整流，但单相半波电路仅试用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合，所以此次采用单相桥式整流电路。
3）经过整流电路的电压仍含有交流分量，再为了减小电压的脉动，则接一滤波电路，输出电压平稳。
图如下：4）交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流成分较小的直流电压，但是当电网波动或者负载变化时，它的值也会变动，则通过稳压电路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，从而得到更好的稳定行。
模电课程设计(电压频率转换电路)
电压—频率转换电路设计课题：电压—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、采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—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：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。
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。
取值为：变压器：规格220V~15V 整流芯片：LM7812、LM7912整流用的二极管：1N4007 电解电容：C1、C2：3300ufC4、C3：0.22uf C6、C5：0.47ufC7、C8：220uf 发光二极管上的R：1KΩ2、电压—频率转换部分：○1积分器：图2—1 积分运算电路在电路中，由于集成运放的同相输入端通过R3接地，0==u u N P ，为“虚地”。
频率电压转换器
东华大学模电课程设计报告（频率电压转换器）学生姓名：xxxx学号：xxxx班级：xxxx目录目录 ................................................................................................- 2 - 第一章设计指标 (3)1.1 设计指标 .........................................................................- 3 - 第二章系统概述.. (3)2.1设计思想...........................................................................- 3 -2.2各功能的组成...................................................................- 4 -2.3总体工作过程...................................................................- 4 - 第三章单元电路设计与分析 (6)3.1输入信号...........................................................................- 6 -3.2放大电路...........................................................................- 6 -3.3零比较器和方波产生电路 ..............................................- 8 -3.4微分电路........................................................................ - 10 -3.5单稳态电路..................................................................... - 11 -3.6滤波电路........................................................................ - 13 -3.7直流放大电路................................................................ - 14 -3.8调零电路........................................................................ - 15 - 第四章电路的组构与调试.. (16)4.1 遇到的主要问题........................................................... - 16 -4.2 现象记录及原因分析 .................................................. - 16 -4.3 解决措施及效果........................................................... - 17 -4.4 功能的测试方法、步骤、记录的数据 ...................... - 17 - 第五章结束语. (17)第六章器件表 (18)第七章参考文献 (18)附图频率电压转换器总图 (19)第一章设计指标1.1设计指标（1）输入频率为0~10K HZ ，有效值为20mv的交流信号，输出有效值为0~10v的直流信号；（2）输出电压的有效值随输入信号的频率按线性规律变化；（3）输入频率与输出电压的误差在1%内；（4）输入信号是正弦波,方波还是三角波，不影响最后输出结果（5）当输入信号频率为5K时，波纹小于30mv，尖峰小于100mv第二章系统概述2.1设计思想利用施密特触发器和若干电阻电容或其他数字芯片设计合理的电路，使输入的20mv交流电流转化成直流输出。
电压频率变换器课程设计
电压频率变换器课程设计题目：电压频率变换器课程设计目标：设计一个电压频率变换器，能够将输入电压的频率转换为输出电压所需的频率，并能够实现输出电压的稳定控制。
一、设计思路1.1：电压频率变换器基本原理电压频率变换器通常由输入滤波电路、逆变桥式电路和输出滤波电路三部分组成。
其中，输入滤波电路主要用于去除输入电压的噪声和杂波；逆变桥式电路能够根据输入电压的频率，在输出端产生相应频率的电压信号；输出滤波电路主要用于消除逆变桥产生的高频噪声和杂波。
1.2：电压频率变换器的工作原理电压频率变换器工作原理是将输入交流电压经过输入滤波电路后经逆变桥电路转换为直流电压，再通过输出滤波电路转换为输出交流电压。
其中，逆变桥式电路通过向负载施加交替变化的电压，在输出端实现所需频率的电压输出。
二、设计过程2.1：设计电路图根据电压频率变换器的基本原理，设计出输入滤波电路、逆变桥式电路和输出滤波电路的电路图，并加入标准的器件连接。
2.2：制作PCB板根据设计好的电路图，在PCB软件上进行PCB版的绘制。
接着，在针对板子进行压制和固定电路元件。
2.3：调试并优化进行电路的调试和运行，实时检查输出电压的稳定性和频率准确性。
在发现问题时进行优化，并且根据数据试验，调整电路参数和元器件型号，以保证电路的整体性能。
三、设计实现3.1：电路实现根据设计过程完成电路的实现，可根据实际的应用需求调整电压和频率的范围以及输出电压的精度。
3.2：软件调整在基于脉宽调制（PWM）的输出电压处理电路中，通过改变PWM 占空比调节输出电压的大小，因而根据需要不同，可对软件进行适当调整。
3.3：性能测试运行和调试完成后，进一步进行性能测试，并根据测试结果对电路进行优化，并持续性地对电路性能进行改善。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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ƒO的矩形脉冲，且
fυI。
O
2.υI变化范围：0～10V。
3.ƒO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：
2、单稳态触发器电路
单稳态触发器由555定时器构成，单稳态触发器具有下列特点：第一、它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二、在外来触发脉冲的作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三、暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定的状态。
暂稳状态时间的长短，与触发器脉冲无关，仅决定于电路本身的参数或者电路阀值电压以外接R、C参数有关，单稳态触发器输出脉冲宽度t W仅决定于定时元件R、C的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便的调节t W。
采用积分器作为输入电路，积分器是输出信号去控制单稳态触发器，那样就可以得到矩形脉冲的输出。
单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。
电路图如下：
3、电子开关电路图
电子开关由三极管接反向器的形式，当触发器输出高电平时，三极管饱和导通输出约为0，当触发器输出低电平时，三极管处于截止状态，其输出约为+Vcc。
电路图如下：
4、恒流源电路的设计
恒流源是输出电流保持恒定的电流源，而理想的恒流源应该具有以下的特点：第一、不因负载（输出电压）变化而变化；第二、不因环境温度变化而变化；第三、内存可以为无限大（以使其电流可以全部流到外面）。
基本的恒流源电路主要是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。
恒流源电路具有输出电流恒定、温度稳定性好、直流电阻很小但等效交流输出电阻却很大的等特点。
恒流范围大致为1uA—20A。
它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载，以提高放大倍数，并且在差动放大电路和脉冲产生电路中也得到了广泛的应用，在本题目就是用于脉冲产生电路。
恒流源采用开关三极管T和稳压二极管Dz等组件构成的，其具体的电路入下图所示当V为0时，D9和D10截止，D1就导通，所以积分电容就通过三极管T放电，当V等于1V时，D9和D10处于导通的状态，D1就截止，输入信号对积分电路充电。
在单稳态触发器的输出端就得到矩形脉冲。
电路图如下：
四、总原理图和元器件清单
1、总原理图：
2、组件列表：
电阻 10K 2 电阻 20K 4 电阻 6.2K 1 电阻 22K 1 电阻 4.7K 1 电阻 100K 1 电阻 43K 1 电源 15V 1 电源 -15V 1 电容 1000PF 2 电容 0.1uF 1 运算放大器 1 NPN三极管 2
稳压管 2CW15 1
二极管 5
555定时器 1
五、基本计算与仿真调试分析
1、基本计算：
从题目的要求结合电路图，输入Vi和输出f0要成正比关系，这个题目要求输入电压的范围为1~10V，而输出频率要求为1~10KHZ，所以该电路需要有1Khz/V的换系数。
输入有信号电压Vin即积分器电路输入信号控制单稳态触发器，积分电容充电,当积分输出电压上升时，在小于触发器的触发电平（1/3Vcc），555定时器就会置位，通过电子开关后就会反馈回到积分器，当积分器电容经过恒流源放电并且积分电容上升到1/3Vcc后，又会使555复位，恒流源截止，此时积分器又开始充电，由此形成了振荡。
因为在单稳态电路的充电时间tw=1.1R4*C4,选取R4为43K，C3为10nF,从此确定充电时间约为0.05ms，根据所采用的恒流源电路及参数设置以及输入电压和输出频率的关系，就可以确定恒流源对积分电容反向充电时间，从而确定C1=10nf，R1=20K.得出公式：=
2、仿真结果：
I.Vi=1v时:
II.Vi=3v时：
III.Vi=6v时：
IV.Vi=8v时：
V.Vi=10v时：
测试数据结果
六、PCB 仿真图
PCB 原理图如下： i v 电压（V ） 0
1 2 3 4 5 6 8 10 0f 频率（kHz ）
0 0．97 1．95 2．98 3.90 4.92 6.01 7.99 9．89
PCB实物连接如下：
七、设计总结
电压频率变换器是将模拟电压信号转换成频率信号的仪器，主要是一个积分的过程
这次课程设计，学到了很多，理论和实际还是有很大差别的，能够将自己的所学运用而做成有用的东西，心里还是非常高兴的，由一开始的无头绪，到一步步运用知识去解决问题，然后与同学交流合作共同探讨，虽然艰辛，但过程还是非常快乐的，这会为我以后的课题设计和工作打下良好的基础。
（注：由于multisim7元件较少，所以用的是multisim11做的原理图和仿真图）
八、参考文献
[1]《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社
[2]《模拟电子技术基础》童诗白，华成英编，高等教育出版社。