电压频率和频率电压转换电路的设计
电压频率转换电路
3.3 电压/频率转换电路一、实验目的（1）掌握用仿真软件模拟测试分析电压/频率转化电路。
（2）学习电压/频率转换电路，了解电路的工作原理。
（3）学习电路参数的调整。
二、实验原理和电路电压频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成比例的输出电压，故称为电压控制电路，简称为压控振荡器电路。
可以认为电压频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。
它广泛应用于模拟数字信号的转换、调频、遥测、遥感等各种设备中。
其电路形式很多，如由运算放大器构成的VCF ，或者是集成芯片构成的VFC 等。
本实验流程框图如下所示根据框图，用两个运算器分别组成积分器和比较器，得到电压频率转换电路如下仿真图所示：可得A1的反相输入端与同相输入端的电位几乎相等，即434i R V V V R R -+==+ （3.3-1） 代入值得 12i V V V -+== （3.3-2）运算放大器A2与R6，R7构成滞回比较器，当它的输出电压为低电平时，三极管截止，此时积分电路中电容充电的电流为 1i c V V I R --=（3.3-3） 将式（3.3-2）代入（3.3-3）得 12ic V I R =电容充电时，V01逐渐下降。
当它下降到6010267R V V R R =-+时，比较器发生跳转，使得V02变成高电平，此时三极管饱和导通，电容放电，放电电流为2'112R i c R V V V I I I R R ---=-≈-代入以上各式得 '12ic V I R ≈-（3.3-6） 电容放电时，V01将逐渐上升，当上升到 6010267R V V R R =+时，比较器发生跳转，电容开始充电，如此反复。
/460102671101224T i iR V V TV V dt R R CR R C ===+⎰可得振荡频率为 67670218iR R V f T R R C V +==可知电阻与电容保持不变时，频率与控制电压的大小成正比。
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。
电压频率和频率电压转换电路的设计讲解
设计一个V/F转换器，研究其产生的输出电压的频率随输入电压幅度的变化关系。
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OLM Z V V =± 。
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。
信号转换电路IV-频率电压转换电路资料
（2）ui >0，uC负向增加， uC≤U2时，比较器输出uo由负向限幅电压突变为正向限
幅电压，V导通，电容C通过R3放电，积分器输出迅速回升。 uo通过正反馈电路使比 较器同相端电压up突变为U1。
（3）当积分器输出回升到uC≥U1时，比较器输出又由正向限幅电压突变为负向限幅 电压，V又处于截止状态，同时up恢复为U2，积分器重新开始积分。
约 10mV t
t
2020/9/24
u单i >稳u态6，定输时入器比输较出器端输Q出为高高电电平平，，
V精导密通电，流u源o=输Uo出L≈电0V流，is开对关CLS充闭电合，，
u内电6逐放，渐电Ct电上管压升截上。止升与，。引电脚源5U相经连Rt的对芯Ct充片
u时s=器u输Ct出≥2端UQ/3为时低，电单平稳，态V定截 止， uo = UoH = +E，电流 开关S断开， CL通过RL放电， 使u6下降。 Ct通过芯片内放 电管快速放电到零。 当冲周u6期≤，ui时如，此又循开环始，第输二出个端脉便 输出脉冲信号。
8
集成V/F转换器——LM131
+U 8
1 整个周期内，RL 在消耗电荷 2 恒流源提供电荷 （充电）的时间由 CL 单稳触发器的暂态 决定 3 电荷平衡（电源 提供的电荷量等于 电阻消耗的电荷量）
精密 电流源
电流 输出 1
电流 开关
RL
2
基准
电压
1.9V
- 基准 比较
+器
iS
uo
频率 3 驱动 V RS 输出
5
二、电荷平衡型
在一个周期T=t0+t1中，积分电容 充电电荷量与放电的电荷量相等，
即i×T= Is×t0
电压频率转换电路实验报告
电压频率转换电路实验报告一、实验目的该实验旨在了解电压频率转换电路的构成和原理，以及掌握电路的实际应用和设计方法。
二、实验仪器本实验所需仪器和器材包括：频率信号发生器、双踪示波器、万用表、电阻、电容、三极管等。
三、实验原理使用三极管放大器的基本原理如下：三极管在放大电压信号时，主要通过调节其输入电阻和输出电阻的大小来控制电流。
由于三极管的输出电阻很小，因此在输入电阻很大的情况下，可以实现高增益放大。
电压频率转换电路以三极管放大器为核心，通过调节其输入电容和输入电阻的参数，可以实现输入频率的转换。
在实际制作中，通常将信号发生器的输出接入电容，然后接入电阻和三极管放大器，最后输出到示波器进行波形显示和测试。
四、实验步骤1.调节信号发生器的频率和幅度，将其输出接入电容，电容参数为100pF。
3.测试不同频率下的转换效果，分析输出波形和幅度的变化规律，进一步优化电路参数的选择方案。
五、实验结果及分析经过本次实验，得到了一组电压频率转换电路的测试数据：在输入频率为50Hz时，输出幅度为2.5V；在输入频率为100Hz时，输出幅度为2.8V；在输入频率为200Hz时，输出幅度为3.0V。
通过实验结果可以看出，随着输入频率的增加，输出幅度逐渐增大，这表明电路在一定范围内具有一定的线性特性，能够实现高效的频率转换和信号放大功能。
此外，通过不断优化电路参数，包括调整电容和电阻的数值大小以及选择合适的三极管型号等，还能进一步提高电路的性能和稳定性。
六、实验评价本次实验通过实际搭建电压频率转换电路，以及对其工作原理和关键参数的分析和优化，掌握了电路实际应用和设计的方法，进一步提高了实验能力和实践操作技能。
dcdc pwm控制电路的设计
DCDC PWM控制电路的设计一、概述DCDC PWM控制电路是一种常用的电子控制系统，用于将直流电源转换为可变电压和可变频率的电源。
它在各种电子设备中广泛应用，如无线终端充电器、电动汽车、太阳能逆变器等。
在本文中，我们将讨论DCDC PWM控制电路的设计原理和方法。
二、DCDC PWM控制电路的工作原理DCDC PWM控制电路主要由三部分组成：输入滤波器、PWM控制器和输出滤波器。
其中输入滤波器用于滤除输入电源中的噪声和干扰，保证输入电源的稳定性；PWM控制器通过对开关管的控制，调节输入电源的电压和频率；输出滤波器用于滤除PWM控制器产生的高频噪声，保证输出电源的稳定性。
PWM控制器的工作原理是通过对开关管的控制，实现对输入电源的调节。
当需要提高输出电压时，PWM控制器会增大开关管的导通时间，从而增加输入电压；当需要降低输出电压时，PWM控制器会减小开关管的导通时间，从而减小输入电压。
通过不断调节开关管的导通时间，PWM控制器可以实现对输出电压的精确控制。
三、DCDC PWM控制电路的设计要点1. 选择合适的开关管在设计DCDC PWM控制电路时，选择合适的开关管是非常重要的。
开关管的导通电阻和关断电压会直接影响到电路的效率和稳定性。
一般来说，导通电阻越小、关断电压越小的开关管，电路的效率和稳定性就越好。
2. 选择合适的PWM控制器PWM控制器是DCDC PWM控制电路的核心部分，它的性能直接影响到整个电路的稳定性和可靠性。
在选择PWM控制器时，需要考虑输入电压范围、输出电压范围、最大负载功率等参数，并根据实际需求进行选择。
3. 合理设计输入滤波器和输出滤波器输入滤波器和输出滤波器在DCDC PWM控制电路中起着重要作用，它们可以有效地滤除电源中的噪声和干扰，保证电路的稳定性。
在设计输入滤波器和输出滤波器时，需要考虑到电路的工作频率、负载功率、输出波形的纹波等因素，并进行合理的设计。
4. 合理设计反馈回路反馈回路是DCDC PWM控制电路中的重要组成部分，它可以实现对输出电压的精确控制。
VF转换电路
采用LM331H的电压/频率转换电路图
如图是采用LM331H的电压/频率转换电路，它将0～10V的输入电压转换为0～100 kHz 的脉冲列。
LM331H是单片电压/频率转换器，片内有1.9V的基准电压、电流开关、比较器、双稳态多谐振荡器等。
电路中，LM331H将电压转换为频率，但为了扩大量程范围，增设了FET输入型运放A1 （LF356H）。
基准电流IR由接在LM33lH的2脚电阻设定，由于片内基准电压为1.9V，囚此，IR=1.9V（R1+RP1），通常设定为100～150 μA，另外，电流开关输出端（1脚）的电流平均值I0与输入电流IN相等。
当充电电压等于电源电压的2/3时，片内充放电回路复位，因此，脉宽t=1.1R4C3，平均电流，即与频率成比例，于是，。
由此可见，调节A1、R4、R5电阻就可改变输出脉冲的频率，电路中，用RP1改变频率。
时间常数。
如图采用LM331H的电压/频率转换电路
C2为平滑电容，容量大，则对输入电压的响应速度慢，应选用最佳值。
VD1为箝位二极管，以免负电压加到LM331H的7脚上。
R2和R3对电源进行一半的分压作为芯片的基准电压。
LM331H的输出为集电极开路方式，驱动逻辑电路时要接上拉电阻R6，直接驱动光电耦合器时要接限流电阻。
ad650 电压转频率 频率转电压 应用电路
ad650 电压转频率频率转电压应用电路下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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，。
如此周而复始，即可得到三角波输出。
图4 波形变换上述积分电路将集成运放均视为理想集成运放，实际中是不可能的，其主要原因是存在偏置电流，失调电压，失调电流及其温漂等。
因此，实际积分电路 uo 与输入电压关系与理想情况有误差，情况严重时甚至不能正常工作。
解决这一情况最简便的方法是，在电容两端并接一个电阻，利用引入直流负反馈来抑制上述各种原因引起的积分漂移现象。
但数值应远大于积分时间，即T/2 ，T 为输入方波的周期否则的自身也会造成较大的积分误差，电路如图4所示、2、2、2 滞回比较器简单的电压比较器结构简单，而且灵敏度高，但它的抗干扰能力差，如果输入信号因受干扰在阀值附近变化，如图所示，现将此信号加进同相输入的过零比较器，则输出电压将发生不应该出现的跳变，输出电压波形如图所示。
用此输出电压控制电机等设备，将出现错误操作，这是不允许的。
滞回比较器能克服简单的比较器抗干扰能力差的缺点，滞回比较器如图5所示。
滞回比较器具有两个阀值可通过电路引入正反馈获得。
图5 滞回比较器按集成运放非线性运用特点，根据下列公式可得知，输出电压发生跳变的临界条件是。
从图5可得当时所对应的值就是阀值，即当时得上阀值：当时得下阀值：由阀值可画出其传输特性。
假设为负电压，此时< 输出为，对应其阀值为上阀值。
如逐渐使上升，只要> ，则输出将不变，直至>= 时，> ，使输出电压由突跳至，对应其阀值为下阀值。
再继续上升，> 关系不变，所以输出不变。
之后逐渐减少，只要> ，输出+ 仍维持不变，直至<= 时，u+<=u- ，输出再次突变，由下跳至。
其同相滞回比较器的传输特性如图6 所示。
同样的方法可求得反相滞回比较器的阀值电压和传输特性：其传输特性如图6所示。
显然，改变 UR 即可改变其阀值，从而改变了传输特性，图6所示是 Ur=0 的情况，此时，两个电路的传输特性均以纵轴对称。
图6 传输特性2、2、3 稳压管稳压二极管的工作原理是利用PN 结的击穿特性。
稳压二极管反向击穿后的伏安特性是分陡峭的，也就是说，通过稳压管的电流有很大变化时，其两端电压变化却很小，几乎是恒定的。
利用这种特性可以构成所要求的稳压电路，为限流电阻，用来限制稳压管中的最大电流。
输入电压或负载发生变化而引起稳压管电流变化时，输出电压即稳压管两端电压几乎为一恒定值。
图7 稳压二极管2、3 F/V总电路图设计原理2、3、1 方波和三角波发生电路形式的选择由集成运放构成的方波和三角波发生器的电路形式比较多，但通常均由滞回比较器和积分电路组成。
按积分电路的不同，又可分为两种类型：一类是由普通RC积分电路和滞回比较器构成，另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器组成。
常用的三角波和方波发生电路是由集成运放组成的积分器和滞回比较器组成，如图7 所示。
由于采用了由集成运放组成的积分器，电容始终处在恒流充，放电状态，使三角波和方波的性能大为改善，不仅能得到线性度较理想的三角波，而且也便于调节振荡频率和幅度。
图8 V/F总电路原理图图9 V/F转换波形图分析图7 所示电路可知，方波和三角波的振荡频率相同，其值为方波的输出幅度由稳压管决定，方波经积分后得到三角波，因此三角波输出的幅度为2、3、2 电路元件的选择及参数的确定（1）集成运算放大器的选择输出由于方波的前后沿时间与滞回比较器的转换速率有关，当方波频率较（几千赫兹以上）或对方波前后沿要求较高时，应选择高速集成运算放大器来组成滞回比较器。
（2）稳压管的选择稳压管的作用是限制和确定方波的幅度。
此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关。
为了得到稳定而且对称的方波输出，通常选用高精度双向稳压二极管，如2DW7 。
是稳压管的限流电阻，其值根剧所用稳压管的稳压电流来确定。
(3）分压电阻和阻值的确定和的作用是提供一个随输出方波电压而变化的基准电压并由此决定三角波的幅度输出。
所以和的阻值应根据三角波输出幅度的要求来确定。
例如，已知，若要求三角波的峰值为，则若取=10K ，则=15K 。
当要求三角波的幅度可以调节时，R1 和则可用电位器来代替。
（4）积分元件及和参数的确定和的值应根据方波和三角波发生器的振荡频率来确定。
当分压电阻和的阻值确定后，先选择电容的值然后确定的阻值。
对于图7所示电路，为了减小积分飘移，应尽量将电容取大些。
但是电容量大的电容漏电也大。
2、3、3 方波和三角波发生电路的调试方法方波和三角波发生电路的调试，应使其输出电压幅度和振荡频率坊铝浦足授计要求。
为此，可用示波器测量方波和三角波的频率和幅度。
调整电阻的阻值，可以改变振荡频率；调整电阻和的阻值，可以改变三角波的输出幅度。
2、4频率/电压转换电路的设计频率/电压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。
它有通用运放频率/电压频率/电压转换电路和集成频率/电压转换器两种类型。
图9 频率/电压转换电路原理框图2、5 功能模块的设计2、5、1过零比较器过零比较器的工作原理是将输入信号与0V地电压进比较来判定输出是高电平还是低电平，例如反相输入端输入的过零比较器在输入正弦信号时，在正弦波的正半周时输出为低电平，而在正弦波的负半周时输出为高电平。
这样就把正弦波变成矩形波了，当然它还可以将三角波等波形变换为矩形波。
过零比较器，顾名思义，其阈值电压UT=0V。
电路如图9(a)所示，集成运放工作在开环状态，其输出电压为+UOM或-UOM。
当输入电压uI<0V时，UO=+UOM；当输入电压uI>0V时，UO=-UOM。
因此，电压传输特性如图9(b)所示。
uouI+UOMuIuo-UOMuI<0uI>0－＋(a)电路（b）电压传输特性图10 过零比较电路及电压传输特性2、5、2 单稳态触发器我们知道，因为触发器有两个稳定的状态，即0和1，所以触发器也被称为双稳态电路。
与双稳态电路不同，单稳态触发器只有一个稳定的状态。
这个稳定状态要么是0，要么是1。
单稳态触发器的工作特点是：(1)在没有受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器保持在稳态；（2）在受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器翻转，进入“暂稳态”。
假设稳态为0，则暂稳态为1。
（3）经过一段时间，单稳态触发器从暂稳态返回稳态。
单稳态触发器在暂稳态停留的时间仅仅取决于电路本身的参数。
图11 单稳态触发电路此电路可用在一些自动控制系统中。
电阻R1、R2组成分压电路，为运放A1负输入端提供偏置电压U1，作为比较电压基准。
静态时，电容C1充电完毕，运放A1正输入端电压U2等于电源电压V+，故A1输出高电平。
当输入电压Ui变为低电平时，二极管D1导通，电容C1通过D1迅速放电，使U2突然降至地电平，此时因为U1>U2，故运放A1输出低电平。
当输入电压变高时，二极管D1截止，电源电压R3给电容C1充电，当C1上充电电压大于U1时，既U2>U1，A1输出又变为高电平，从而结束了一次单稳触发。
显然，提高U1或增大R2、C1的数值，都会使单稳延时时间增长，反之则缩短。
如果将二极管D1去掉，则此电路具有加电延时功能。
刚加电时，U1>U2，运放A1输出低电平，随着电容C1不断充电，U2不断升高，当U2>U1时，A1输出才变为高电平。
2、5、3低通滤波器低通滤波器是容许低于截至频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。
低通滤波器原理：它是利用电容同高频阻低频,电感通低频阻高频的原理。
对于需要截止的高频,利用电容吸收电感、阻碍的方法不使它通过，对于需要的低频，利用电容高阻、电感低阻的特点是它通过。
一个可以作为低通滤波器的简朴电路包括与一个负载串联的电阻以及与负载并联的一个电容。
电容有电抗作用阻止低频信号通过，低频信号经过负载。
在较高频率电抗作用减弱，电容起到短路作用。
这个区分频率（也称为转换频率或者截止频率（Hz））由所选择的电阻和电容所确定。