VF变换器设计报告
东华大学线性VF转换课程设计报告
东华大学线性V/F转换课程设计报告信息科学与技术学院目录二、设计任务及要求 .................................................. （1）设计任务........................................................ （2）性能指标要求....................................................三、设计方案选择..................................................... 1．方案一及框图......................................................2.方案二及框图.......................................................3.方案原理优缺点比较.................................................四、设计思路.........................................................1、输入信号：电源分压电路............................................2、阻抗变换：电压跟随器..............................................3、基准源............................................................4、积分电路..........................................................5、脉冲输出电路......................................................6、开关电路..........................................................7、总电路图..........................................................五、计算机仿真.......................................................六、实际组装与调试...................................................1.电路器件表.........................................................2.总输出波形.........................................................3.实际连接电路.......................................................4.组装和调试过程.....................................................七、数据分析及改进................................................... （1）数据处理........................................................ （2）数据分析........................................................ （3）根据数据分析所得改进方法........................................八、心得与体会.......................................................九、参考文献.........................................................十、附录.............................................................一、各器件引脚图.....................................................二、手绘电路图.......................................................一、设计概述线性V/F转换器是压控振荡器中完成外加电压和输出频率线性变换的部分。
电压频率(VF)变换器.
输入电压Vi越大，积分电流Vi/R1就越大， 运放的输出电压上升越快，555定时器输出 方波频率越高。经分析，输出频率的公式 为：
f=Vi/10R1C1
实验元器件：
集成运放 μA741 1片
集成定时器 NE555 1片
电阻
100K 2只，15K 1只，10K 1只
电容
1000pF 1只， 33pF 1只
实验十 电压—频率（V/F）变换器
实验目的：
➢1.实现电压—频率的变换。
➢2.掌握电压—频率转换电路的工作原理和基 本特性。
实验原理：
由运算放大器555定时器组成的V/F变换器电路如下图 所示：
其工作原理是：
当555定时器输出近15伏时，3CJ1E截止， 运放输出完成积分运算，当运放的输出上升到 10伏时，555定时器输出变为低电平（0伏）， 3CJ1E开始导通，运放输出电压迅速下降；当 输出电压下降到5伏时，555定时器输出又变为 15伏（高电平），3CJ1E再次截止，运放的输 出电压又开始积分上升。如此反复，形成震荡。
场效应管 P736CJ 1只
实验思考题： 1. 列举555电路的其他应用？
V_F线性转换电路课设报告
线性V/F转换目录1、设计要求和任务 (2)2、总体方案选择的论证 (2)3、单元电路的设计 (2)4、总体电路图 (11)5、组装和调试 (11)6、所用元器件的编号列表 (15)7、收获、体会和建议 (16)8、列出参考文献 (17)9、附录 (18)1一、设计要求和任务（1）、输入信号0~10V的直流电压，线性输出频率为0~10KHZ的矩形波。
（2）、转换精度：绝对误差<=20HZ。
（3）、矩形波的波形要求：脉冲宽度为20~40us，幅度为0~10v。
二、总体方案选择的论证三、单元电路的设计（1）、输入信号（Vi'）实现电路：分压电路原理及作用：将滑动变阻器与定值电阻串联达到分压的效果，通过调节滑动变阻器可以调节输出电压Vi’的大小。
2电路图如下：输出电压计算如下：V1m=12V*10/(10+2)=10.0V,即输出电压可从0V变到10.0V。
（2）、阻抗变换（Vi）实现电路：高输入阻抗，低输出阻抗的电压跟随器原理及作用：共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。
电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。
电压跟随器作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。
基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。
电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出3阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。
一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。
电路图如下：失调电阻的计算：为了使电路的输出在整个电压输入的范围内平均误差最小，则取Rw=5kΩ时，计算失调电阻，由运算放大器及深度反馈知识可得：R2=5//(10+2)=3.3(kΩ)（3）、二次积分控制电路（Vc）实现电路：压控振荡器原理及作用：利用集成运放可以构成精度高、线性好的压控振4荡器。
F-V转换电路模拟电路课程设计
线性F/V转换姓名：陈志豪班级：电信1208班学号：120900812桌号：36号目录第一章、设计概述与要求 (1)一、设计概述 (1)二、设计任务及要求 (1)（一）设计任务 (1)（二）设计要求 (1)第二章、设计方案与论证 (1)一、设计原理 (1)二、原理框图 (2)三、单元电路方案论证 (2)第三章、单元电路设计与分析 (8)一、输入信号 (8)二、交流信号放大电路 (8)三、波形转换电路 (9)四、微分电路 (10)五、单稳电路 (11)六、滤波电路 (13)七、直流放大电路 (13)第四章、电路的组够与调试 (16)一、遇到的主要问题和解决方案. (16)二、实验数据记录 (16)第五章总结 (16)第六章仪器、仪表、元器件介绍 (17)参考文献： (18)附：电路总图...................................... 错误! 未定义书签。
第一章、设计概述与要求、设计概述线性F/V 转换在很多场合均有应用，如涡流计量计、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，并且此直流电压输出与输入信号的频率成正比。
通过本次课程设计，应在了解线性F/V 转换器设计原理及构成的基础上，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，实现对直流输出电压的线性变换。
、设计任务及要求一）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，在硬件平台上搭建电路，并进行电路调试，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。
电子测量线路实验课件VF转换器
COMPPARTOR INPUT
THRESHOLD
FREQUENCY OUTPUT
2、电特性参数 电源范围 输入电压范围 最大失调电压 电源电压对增益的影响 10v≤Vs≤40V 工作电流
4~40V -2.0V~V s ±14Mv 4.5V≤Vs≤10V 0.1%/V 0.06%/V 8.0mA
为了提高精度及稳定性，阻容元件要用低温度系数的器件，最好是金属膜电阻 和聚苯乙烯或聚丙烯电容器。
4、LMX31系列的高精度V/F电路 电路如下图：
引起V/F转换产生非线性误差的原因是脚1的输出阻抗，它使输出电 流随输入电压的变化而变化，因而影响转化精度，为克服此缺点，高精 度V/F转换器在1脚交和7脚间加入了一个积分器。这个积分器是由常规 运放和积分电容CF 构成的反积分器。当运放输出电压超过LMX31的6 脚的阈值时，启动定时器开始定时，注入运放求和节点（2脚）的平均 电流等于VIN/RIN时两者平衡。此电路中LM331输入比较器的失调电压 不影响V/F转换器的偏差和精度。V/F转换器对小信号的反应能力取决于 运放的失调电压和失调电流。低成本运放的失调电压一般低于1mV，失 调电流一般低于2nA，因此本电路对小信号有较好的转换精度。此外本 电路还具有快速响应的特点。由于电流源（1脚）总是保持地电位， （虚地点）电压不随VIN或fOUT 变化，因此有很高的线性度。 本电路必须使用低温度系数的元件，建议CF 选用聚酯薄膜 和金 属膜电阻。当Vs = 8~22V时，选5k或10k电阻，但当Vs = 4.5V~8V时， R1必须使用10k的电阻，运放要选用低失调电压和低失调电流的器件， 推荐选OP07、LF411A
电路特性 误差 ±0.02% 非线性低 0.003% 稳定度高 ±50ppm/℃ 输入电压范围 0~-10V 输出频率 f OUT =（ VIN /2。09V） X (Rs/RL) X1/RtCt
模电课程设计(线性VF转换)
答疑安排： B339室杨老师； B231室刘老师、卢老师 7月1日~7月3日：8:30 ~ 16:00；
验收安排：A班由刘老师验收，B班由卢老师验收
Vi (T1+T2 ) VRT2
RC
RC
T
( R)( VR R Vi
)T2
T
( R)( VR R Vi
)T2
f 1 T
常数
f
( R )( 1 R VRT2
)vi
T2=tw
由设计要求：Vi：0~10V f：0~10kHz 得出：f =103Vi
各元件参数 取值的依据
Vi
Vi
VC
V0
-VR
三极管模拟开关电路
仅能使用一次。
❖ 升级版：Multisim 10.0 安装文件大小：315MB
特点：需安装软件并破解，器件库相对完善，示波器等 仿真仪器可多次使用。
➢EWB5软件下载路径：东华主页 / 院系导航 / 信息学院 /电工电子实验中心 / 实验资料 / EWB5c.rar下载
➢Multism 10.0 软件拷贝：综合楼B339杨上河老师
Vi
Vi
VC
V0
-VR
(1) 当VC=0时； V0=1(高电平)
T饱和 -VR接入电路
运放实现二次积分，vC对应T2
(2) 当tw高电平结束时； V0=0
-VR
T截止
运放实现反向积分，vC对应T1
控制晶体管工作在理想开关状态
仿真软件
❖ 简易版：EWB5
安装文件大小：14.3MB
特点：即插即用型，但器件库较小，示波器等仿真仪器
析产生误差的原因，提出改进措施。
vf课程设计实验报告模板
经济管理学院学生信息管理系统的设计与实现09年 12 月 28 日一、课程设计的目的和意义当今，人类正在步入一个以智力资源的占有和配置，知识生产、分配和使用为最重要因素的知识经济时代，为了适应知识经济时代发展的需要，大力推动信息产业的发展，我们通过对学生信息管理系统的设计，来提高学生的操作能力，及对理论知识的实践能力，从而提高学生的基本素质，使其能更好的满足社会需求。
学生信息管理系统是一个简单实用的系统，它是学校进行学生管理的好帮手。
此软件功能齐全，设计合理，使用方便，适合各种学校对繁杂的学生信息进行统筹管理，具有严格的系统使用权限管理，具有完善的管理功能，强大的查询功能。
它可以融入学校的信息管理系统中，不仅方便了学生信息各方面的管理，同时也为教师的管理带来了极大地便利。
我们进行本次课程设计的主要目的是通过上机实践操作，熟练掌握数据库的设计、表单的设计、表单与数据库的连接、SQL语言的使用和了解它的功能：数据定义、数据操纵、数据控制，以及简单VF程序的编写。
基本实现学生信息的管理，包括系统的登录、学生信息的录入、学生信息的浏览、学生信息的查询、学生信息的修改和学生信息的删除，并对Visual FoxPro6.0的各种功能有进一步的了解，为我们更进一步深入的学习奠定基础，并在实践中提高我们的实际应用能力，为我们以后的学习和工作提供方便，使我们更容易融入当今社会，顺应知识经济发展的趋势。
二、系统功能设计通过该系统可以基本实现学生信息的管理，包括系统的登录、学生信息的录入、学生信息的浏览、学生信息的查询、学生信息的修改和学生信息的删除。
系统功能模块如下图所示。
三、系统设计内容及步骤3.1 创建项目管理文件1.启动foxpro系统，建一个项目管理器，命名为“学生管理”。
3.2 数据库及数据表的设计1. 设计数据表的结构，数据表的结构如下：2. 建立数据库及表的操作如下：（1）选择项目管理器中的“数据”。
东华大学课程设计vf 转换
章节目录1.设计内容及要求 (2)2.方案选择 (2)3.单元电路设计 (3)4.总电路图及描述 (8)5.调试问题及修改方法 (10)6.总电路图 (11)7.器件表 (12)8.参考资料 (12)9.体会 (13)10.附录 (15)（一）、设计内容及要求一、课题：V/F转换（压控振荡器VCO）二、要求：（1）输入电压为0~10V，输出信号为0~10KHz的脉冲波,两者呈线性关系；（2）输出是脉冲，宽度20uf~50uf，宽度不变；（3）精度要求，最大误差10Hz。
（二）、方案选择（1）双D实现vco:（2）光耦合v/f转换装置：（4）Vf320，V/F转换器（三）、单元电路设计一、电源端R1Rw这里R1=2kΩ,结合串联电路分压定律，从而确保滑动变阻器在滑动的过程中，端口的输出电压能够顺利地取到0至10V之间的所有值。
二、电压跟随器：对失调电阻的计算：为了使电路的输出在整个电压输入的范围内平均误差最小，则取Rw=5kΩ时，计算失调电阻，由运算放大器及深度反馈知识可得：R2=5//(5+4.7)=3.3(kΩ)引入电压跟随器是为了进行阻抗变换，使得电源的内阻对后面的电路不产生影响，从而确保后面电路在压控转换中的良好线性。
三、反相积分电路：相关参数计算：首先假设电容正向充电占总脉冲的0.24当输入端输入电压为10V时，整个积分电路输出端的输出电压变化差值为10V ，则由积分电路公式dt u RCu ⎰-=I O 1可得： -10V=11RC -*10V*0.24*T ① 其中T=1/f=1.0*10-4,由①可得：RC 1=0.24*10-4现电路中R*0.01uF=0.24*10-4，符合计算得到的结果。
R 3 这个阻值是通过4.7k Ω滑动变阻器调节得到。
四、555单稳态电路：0.01uF仿真波形：555计时器的接法及相关参数计算：555组成的单稳电路可以计算R的阻值。
我们只需要Tw值介于20us和50us就可以。
- 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)。
VF 变换器设计
姓 名 学 号 院、系、部 班 号 完成时间
※※※※※※※※
※ ※※
※
※
※
※
※
※
※
※
※※※※※
2013级
模拟电子技术课程设计
摘 要
电压/频率变换器的输入信号频率 f 。
0 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V i 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。
关键词：电压变换器 积分器 单稳态触发器
目录
第1章设计任务与要求 (1)
第2章方案与论证 (1)
2.1 VF变换器设计思路 (1)
2.2 原理框图设计 (1)
第3章单元电路设计与参数计算 (2)
3.1 积分器设计 (2)
3.2 单稳态触发器设计 (3)
3.3 电子开关设计 (3)
3.4 恒流源电路设计 (4)
3.5 元件参数计算 (4)
3.6 主要元件参数 (5)
第4章仿真与调试 (6)
4.1 仿真电路 (6)
4.2 电路调试 (6)
4.3 调试结果 (7)
第5章结论与心得 (10)
5.1 结论 (10)
5.2 心得体会 (10)
参考文献 (10)
第1章 设计任务与要求
（1）设计一个振荡频率随外加控制电压变化的压控振荡器。
（2）输入外加控制电压信号为直流电压，输出信号频率为0f ，0f 与输入电压幅 度成正比。
（3）输入信号为矩形脉冲信号。
（4）输入电压的变化范围为0-10V 。
（5）0f 的变化范围为0-10kHz 。
（6）转换精度小于1%。
第2章 方案与论证
2.1 VF 变换器设计思路
（1）利用输入电压的大小改变电容器的充电速度，从而改变振荡器的振荡频率，可采用积分电路作为输入电路。
积分器可由集成运算放大器和RC 元件组成。
（2）积分器的输出信号控制电压比较器、施密特触发器、单稳态触发器等，可得到矩形脉冲输出。
（3）输出信号电压通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，从而使积分电容的充放电速度控制了输出脉冲信号的频率，实现V/F 变换。
2.2 原理框图设计
图2-1 原理结构图
输入
积分器
单稳态转换器
输出
恒流源
电子开关
第3章单元电路设计与参数计算
3.1 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。
图3-１反向输入积分器
3.2 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。
图3-2 单稳态触发器
3.3 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+V EE。
图3-3 电子开关
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 D z 等元件构成。
具体电路如下所示。
当 V 1’为
0 时，D 2，D 3 截止，D 4 导通，所以积分电容通过二极管 放电。
当 V 1’为 1 时，D 2， D 3 导通，D 4 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。
图3-4 恒流源电路
3.5 元件参数计算
根据题目要求结合电路图
输入与输出关系 0i f V ∝，输入电压范围为1-10V ，而输出频率要求为 1-10KH Z ，所以该 V FC 电路需有 1khz/v 的换系数。
输入有信号电压 V in 时，积分电容充电，积分器输出下降，当电压降至触发器的触发电平1/3Vcc ，555 置位，输 出 高 电 平，使得积分电容通过恒流源反向充电；当电容C 2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 25w C R 1.1t ∙∙=选取 R 5 为 43k ，C 2 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，由于积分电路)t C /R (-U U 11i o ∙=，从而确定 C 1=0.1uf ，R 1=20K 。
3.6 主要元件参数
表3-5元件参数
元件规格个数元件规格个数电阻10K 2 电容1000PF 2 电阻20K 4 电容0.1UF 1 电阻 6.2K 1 运算放大器 1 电阻22K 1 NPN二极管 2 电阻 1.7K 1 稳压管1N5115 1 电阻100K 1 二极管 5 电阻13K 1 555定时器 1 电源15V 1 电源15V 1
第4章仿真与调试
4.1 仿真电路
按图4-1所示连接元件，注意元件方向。
图4-1 仿真调试电路
4.2 电路调试
改变输入电源电压（变化范围0-10V）分别为2V（图4-2）6V（图4-3）10V（图4-4）。
图4-2 电源电压值（2V）
图4-3 电源电压值（6V）
图4-4 电源电压值（10V）
4.3 调试结果
（1）输入电压为2V 时(图4-5)。
图4-5 仿真运行波形（2V ）
V U i 2= KHZ f 5.2=
图4-6 仿真运行波形（6V ）
V U 6i = KHZ f 25.6=
图4-7 仿真运行波形（10V ）
V U i 10= KHZ f 10=
第5章结论与心得
5.1 结论
根据调试结果可知:改变输入电压大小从而改变电容充电速度，从而改变振荡频率。
观察信号发生器可看到由于输入电压不同而产生不同的波形，输入的电压越大波形越密集，从而知道电压大小对振荡频率的影响。
因此产生不同的输入信号，输出信号电压通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，从而使积分电容的充放电速度控制了输出脉冲信号的频率，实现V/F变换。
5.2 心得体会
本次课程设计令我受益匪浅，我更加充分的理解了课本上的知识，很多平时模棱两可的知识点都认识复习并实践了。
提升了我对电子电路的认识。
同时我意识到我们所学的东西将来都是要付诸实践的，所以从现在开始就要一切从实际出发，理论联系实际，这样才能充分锻炼我们的能力。
这次课程设计中，我学会了怎样根据课题的要求去设计电路和调试电路。
动手能力得到了很大的提高，还学会了熟练掌握Multisim11这个仿真软件。
从中我发现自己并不能很好的熟练的去使用我所学到的模电知识。
在以后的学习中我要重视基础，重视电路的设计和实践能力。
相信以后我会以更加积极地态度对待我的学习、对待我的生活。
我会更加努力的去弥补自己的缺点，充实自己。
特别是今后的学习中，要认真对待每一个实验，珍惜每一分一秒，在实践中检验自己学到的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我在课程设计中学到的最重要的东西。
参考文献
[1] 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程. 高等教育出版社
[2] 余孟尝. 数字电子技术基础简明教程. 高等教育出版社
[3] 毕满清. 模拟电子技术基础. 电子工业出版社
[4] 李文娟. 实验指导书
[5] 王冠华. Multisimll电路设计及应用。