模电课设报告

1、南京航空航天大学模拟电子技术课程设计报告（频率-电压变换器）学生姓名：田恬学号：班级： 0315203电工电子实验中心2017年6月目录第一章：设计指标第二章：系统概述第三章：单元电路设计与分析第四章：电路调试过程第五章：结束语附件1：器件表附件2：参考文献附件 3：总图第一章 设计指标试设计一个频率- 电压变换器，要求：（ 1）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 Vo 在 2-10V 范围内线性变化，误差在5左右。（ 2）正弦波信号源采用函数波形发生器。（ 3）采用±12V 电源供电。第二章 系统概述一、设计思想函数波形发生器输出的正

2、弦波经比较器变换成方波。方波经频率变换成直流电压。直流正电压经反相器变成负电压，再与参考电压通过反相加法器得到符合技术要求的Vo。二、各功能的组成（ 1）本次使用741 运放设计三角波发生器作为设计函数波形发生器。调节范围为200Hz-2000Hz,在调试过程中，挑选中间的几个值进行测试。（2）电压比较器采用LM311。（3） 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在0.2-2V 。（4）反相器采用比例为-1 ,通过集成芯片OP07实现。？(5)反相加法器同样用芯片 OP07实现，通过调节 Vr的大小。使输出的电压在2-10V。

3、三、总体工作过程当输入负脉冲到达时，由于B脚电平低于。脚电平，所以S=1（高电平），Q参考电压、三角波发生器电路如图咂UFW互放 A2p%C10鉴00.1阻Ri、|R2成的同相委A1、沁,电M旦滞上匕较器，运%*O电压比较器为LM311是一种电压比较器，它能将一个模拟电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平、频率电压变换器直接应用F/V变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比.(1) LM331内部原理图止匕时，脚是输出端(包流源输出)，脚为输入端(输入脉冲链)，脚接比较 电平.(2)工作波形图及工作过程=0 （低电平）。

4、此时放电管T截止，于是Ct由Vcc经Rt充电，其上电压Vct按 指数规律增大。与此同时，电流开关 S使恒流源I与。脚接通，使CL充电，VCL 按线性增大（因为是恒流源对CL充电）。经过I.IRtCt的时间,Vct增大到2/3Vcc时，则R有效（R=1, S=0）, Q =1 , 此时，Ct、CL放电。以后就重复上面的过程，于是在 RL上就得到一个直流电压 Vo （这与电源的 整流滤波原理类似），并且Vo与输入脉冲的重复频率fi成正比。CL的平均充电电流为ix （I.IRtCt） fiCL的平均放电电流为 Vo/RL当CL充放电平均电流平衡时，得Vo=IX （I.IRtCt ） XfiX RL式

5、中I是恒流电流，I=1.90V/Rs式中1.90V是LM331内部的基准电压（即2脚上的电压）。Vo 2.09-RLRtCtfi于是得RS可见，当Rs、Rt、Ct、RL 一定时，Vo正比于fi,显然，要使 Vo与fi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fi,要使Vo为一定植，可调节Rs的大小。包流源电流I允许在股Rs在10k10500仙A范围内调节，故 Rs可在190kQ 3.8 kQ范围内调节。左右取用。(3)LM331用作FVC的电路如图在此，Vcc=12V所以 Rx=50kQ,取 Rx=51 kQ取 Rs=14.2 k Q则 Vo=f iX 10 3

6、V表1 Vo和f i的关系f i (Hz)200650110015502000Vo(V)0.20.651.11.552.0四、反相器与反相加法器反相器的电路如图所示(1)反相器因为都是直接耦合，为减 小失调电压对输出电压的影响, 所以运算放大器采用低失调运 放 OP07由于LM331的负载电阻RL=100kQ,所以反相器的输入电阻应为 100 k Q,因而取RL=10Q反相器的Au=-1,所以R4=RL=10(kQ,平衡电阻R5=RL/R4=50kQ 取 R5=51 kQ0(2)反相加法器反相加法器电路如图所示。已知 Vo3= -Vo2= -f i X 10-3V技术要求fi=200Hz 时，

7、Vo=2Vfi=2000Hz时，Vo=10VVo (10 Jv即9 225(2)对照式和式，可见应有R0VR 10VR99若取 R10=40kQ , R9=20 kQ,贝U VR= -5 V9；R6=9kQ,用两个18 kQ电阻并联获得。平衡电阻 R11= R11/R6/R9=5.4k Qo参考电压VR可用电阻网络从-12V电源电压分压获取，如图所示。若取 R8=1kQ, WJ R8/R9=0.952 k QRw2+R7=19.6 kQ取 R7= 18 k QRw2用10 k Q电位器。第四章 电路调试过程一、测量与调整(1)观察电路图中Vi、Mi、V2以及LM331第五脚的波形。可在200H

8、z2kHz内 的任一频率上观察。(2) Vi1应为直流电平弋0,幅度0.22VCC的正弦波。Vol应为单极性的正方波，幅度弋VCCVi2应为直流电平弋VCC的正负脉冲。Vo2应为正直流电压，Vo3应为负直流电压，Vo应为正直流电压。将函数波形发生器的输出信号频率fi调到200Hz此时Vo2=0.2Vo 否贝U调整 Rw1Vo3= -0.2V 。否则调整R4。VR应= -5/9V 0否则调整 Rw2Vo应=1V。否则分别检查VR Vo3产生的输入。VR产生的输出应为-VR。否则调整R0Vo3产生的输出应为-4/9V ,否则调整R&固定电阻的调整可用一个接近要求值的电阻和一个小阻值的电阻串

9、联来实现。根据表1中的频率点，测出对应的Vo,应基本符合表中的值。表Vo和fi的关系f i (Hz)200650110015502000理论Vo2(V)0.20.651.111.552Vo2(V)/ 误差0.203/1.5%0.657/1.0%1.102/0.2%1.547/-0.2%1.984/-0.8%Vo3(V)-0.204-0.657-1.117-1.562-2.007VR(V)-0.537-0.537-0.537-0.537-0.537理论Vo(V)246810实际Vo(V)1.9683.9655.9927.9389.901误差-1.0%-0.9%-0.1%-0.8%-1.0%二、问

10、题及解决措施( 1)电压比较器输出的方波波形走形。原因：可能存在元件接触不良，部分电容短路的情况。解决：替换了三角波发生器中的部分电容及老化导线，重新接入元件。结果：波形输出正常，没有再出现边缘曲化情况。(2) Vo2的测量电压始终无法全部达到误差要求，找不出固定的 Rs值。原因： 调节输出频率的方法错误。 通过调节滑动电阻器具体阻值进行调节， 读阻值的方法错误，实际输出的频率并不是所要求的频率。解决： 将示波器接到比较器的输出端， 调节滑动电阻， 通过观察示波器上频率变化确定所需频率。结果：获得了正确的频率，误差成功稳定在要求范围内。第五章 总结语通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关低

11、频电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题， 但经过一次又一次的思考， 一遍又一遍的检查终于找出了原因所在， 也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。 在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在， 然后一一进行解决， 只有这样， 才能成功的做 成想做的事。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。 通过这次课程设 计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连 线方法；以及如何提高电路的性能等等。完成课程设计的过程即是从理论到实践， 在实验室里，可以说得是苦多 于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识， 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理 论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知 识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正掌握知识和技能。