模电课程设计(线性VF转换)（课堂PPT）

1、.1模拟电子技术课程设计模拟电子技术课程设计.2本次课程设计安排本次课程设计安排v第一次课（第一次课（7月月1日日上午上午）线性线性V/F转换介绍转换介绍线性线性V/F转换应用转换应用设计任务及要求设计任务及要求整体结构框图整体结构框图各单元电路的工作原理各单元电路的工作原理EWB及及Multisim软件软件注意事项注意事项实验室开放时间实验室开放时间.3本次课程设计安排本次课程设计安排v第二次课（第二次课（7月月1日日下午下午）下午下午2点点开始，先检查原理总图开始，先检查原理总图（手绘版为佳手绘版为佳），合格者去，合格者去B231室室领领取实验箱及取实验箱及主要主要元器件元器件（电阻、电容

2、在电阻、电容在B224领取领取）；下午下午3点半点半开始讲述搭建实际电路注意事项、调试方法、课程设计报开始讲述搭建实际电路注意事项、调试方法、课程设计报告详细要求告详细要求，成绩成绩的的分值分配。分值分配。v第三次课（第三次课（7月月3日下午日下午及及7月月5日全天日全天）电路板电路板实物验收。实物验收。.4线性线性V/F转换介绍转换介绍v 电压频率转换器电压频率转换器VFC（Voltage Frequency Converter）是一种实现模数转换功能的器件，将模拟）是一种实现模数转换功能的器件，将模拟电压量变换为脉冲信号，该输出脉冲信号的频率与输入电电压量变换为脉冲信号，该输出脉冲信号的频

3、率与输入电压的大小成正比。压的大小成正比。电压电压频率转换实际上是一种模拟量和频率转换实际上是一种模拟量和数字量之间的转换技术数字量之间的转换技术。v 对对线性线性V/F转换电路转换电路的技术要求主要有：的技术要求主要有：频率稳定度好，频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。并宜于集成等。.5线性线性V/F转换应用转换应用v V/F转换电路应用十分广泛，在不同的应用领域有不同的名称：转换电路应用十分广泛，在不同的应用领域有不同的名称：l 在无线电技术中，它被称为在无线电技术中，它被称为频率调制（频率调制（F

4、M）；l 在信号源电路中，它被称为在信号源电路中，它被称为压控振荡器（压控振荡器（OSC）；l 在信号处理与变换电路中，它又被称为在信号处理与变换电路中，它又被称为准模准模/数转换电路数转换电路。v 自动测量和控制系统中，自动测量和控制系统中，经常要将电压信号转换为频率信号。经常要将电压信号转换为频率信号。把电压信号转换为脉冲信号后，可以明显地把电压信号转换为脉冲信号后，可以明显地增强信号的抗干扰增强信号的抗干扰能力能力，也利于远距离的传输；可以调制在射频信号上进行无线，也利于远距离的传输；可以调制在射频信号上进行无线传输；也可调制成光脉冲用光纤传送，不受电磁场影响。传输；也可调制成光脉冲用光

5、纤传送，不受电磁场影响。v 现已广泛用于手机、卫星通信终端、基站、雷达、导弹制导系现已广泛用于手机、卫星通信终端、基站、雷达、导弹制导系统、军事通信系统、数字无线通信、光发射机和其他电子系统。统、军事通信系统、数字无线通信、光发射机和其他电子系统。.6设计任务及要求设计任务及要求v设计任务：设计任务：1 1、用基本集成放大器、时基集成电路、三极管及电阻、电、用基本集成放大器、时基集成电路、三极管及电阻、电容等器件设计并制作一个简易的线性容等器件设计并制作一个简易的线性V/FV/F转换器，转换器，通过改通过改变输入电压，实现对信号输出频率的线性变换。变输入电压，实现对信号输出频率的线性变换。2

6、2、设计电路并在、设计电路并在 EWBEWB软件平台环境下进行原理仿真，通过软件平台环境下进行原理仿真，通过仿真对设计的参数进行合理调整。仿真对设计的参数进行合理调整。3 3、对设计好的电路及参数，在硬件平台上搭建电路和调试。、对设计好的电路及参数，在硬件平台上搭建电路和调试。4 4、对电路的实际输出、理论计算、仿真结果进行比较，分、对电路的实际输出、理论计算、仿真结果进行比较，分析产生误差的原因，提出改进措施。析产生误差的原因，提出改进措施。.7设计任务及要求设计任务及要求v电路性能指标要求：l 电源电压：电源电压：12V ； l 输入信号：直流信号输入信号：直流信号0 10V可变；可变；

7、l 输出信号：频率为输出信号：频率为0 10kHz对应；对应；l 精度：误差小于精度：误差小于20Hz；l 波形要求：波形要求：脉冲宽度脉冲宽度20 40s、0 - 10V矩形波矩形波。.8设计任务及要求设计任务及要求v设计报告要求：设计报告要求：l 根据电路性能指标要求，选择合理的设计方案，根据设计根据电路性能指标要求，选择合理的设计方案，根据设计方案完成电路原理图、元件参数的设计，写出理论推导过方案完成电路原理图、元件参数的设计，写出理论推导过程，分析各单元电路的工作原理；程，分析各单元电路的工作原理； l EWB软件设计及仿真调试结果；软件设计及仿真调试结果； l 记录硬件电路的实验结果

8、及调试心得，分析不同条件下误记录硬件电路的实验结果及调试心得，分析不同条件下误差产生的原因，提出合理的修改措施，完成实验结果分析。差产生的原因，提出合理的修改措施，完成实验结果分析。 .9整体结构框图整体结构框图模拟开关模拟开关（某直流信号）（某直流信号）（锯齿波信号）（锯齿波信号）（矩形波信号）（矩形波信号）.10阻抗变换电路阻抗变换电路亦称：电压跟随器亦称：电压跟随器.11基准源产生电路基准源产生电路小功率稳压管的选取：小功率稳压管的选取：5mA I IZ Z 40mA限流电阻限流电阻限流电阻限流电阻.12单稳态电路单稳态电路电平触发方式：电平触发方式： 当积分电压当积分电压Vc过零时触发

9、单稳，即：过零时触发单稳，即：Vtri 1/3 VCC输出脉冲电压宽度仅与输出脉冲电压宽度仅与555的电路参数的电路参数R、C有关：有关：tw 1.1RCVottwVtrit.13积分电路积分电路（模电书（模电书P335）1Vt+VCiHv dR C （1）当）当Vi单独作用时，反向积分单独作用时，反向积分(T1)=01VT+V0iHR C所以：所以：.（1）（2）当）当Vi和和-VR共同作用时，二次积分共同作用时，二次积分(T2)11Vt()CiRv dV dtR CRC =VH所以：所以：22VTV TV+iRHR CRC .（2）由由(1)(2)(1)(2)式联立求解：式联立求解：122

10、V(T +T )V TiRR CRC2V()()TVRiRTR.142V()()TVRiRTR1fT21()()vV TiRRfR常数常数ViViVCV0-VR由设计要求：由设计要求：Vi：010V f：010kHz得出：得出：f =103Vi各元件参数各元件参数取值的依据取值的依据T2=tw.15三极管模拟开关电路三极管模拟开关电路控制控制晶体管晶体管工作在理想工作在理想开关开关状态状态ViViVCV0-VR(1) 当当VC=0时；时；T饱和饱和V0=1( (高电平高电平) )运放实现二次积分，运放实现二次积分，vC对应对应T2(2) 当当tw高电平结束高电平结束时；时；V0=0T截止截止运

11、放实现反向积分，运放实现反向积分，vC对应对应T1-VR接入电路接入电路-VR.16仿真软件仿真软件v 简易版：简易版：EWB5安装文件大小：安装文件大小：14.3MB 特点：即插即用型，但器件库较小，示波器等仿真仪器特点：即插即用型，但器件库较小，示波器等仿真仪器仅能使用一次。仅能使用一次。v 升级版：升级版：Multisim 10.0 安装文件大小：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。仿真仪器可多次使用。EWB5软件下载路径：软件下载路径：东华主页东华主页 / 院系导航院系导航 / 信

12、息学院信息学院 /电工电子实验中心电工电子实验中心 / 实验资料实验资料 / EWB5c.rar下载下载Multism 10.0 软件拷贝：软件拷贝：综合楼综合楼B339杨上河老师杨上河老师.17EWB仿真软件的兼容问题仿真软件的兼容问题v 鼠标右击鼠标右击EWB5的软件图的软件图标，点击属性，选择兼标，点击属性，选择兼容性选项卡，勾选容性选项卡，勾选“用用兼容模式运行这个程兼容模式运行这个程序序”，在下拉菜单中选，在下拉菜单中选择：择： Windows 98 /Windows Me.18EWB运算结点数量设置运算结点数量设置v若设置的结点若设置的结点数太少，仿真数太少，仿真运行时容易出运行时

13、容易出现中途停止并现中途停止并报错的情况，报错的情况，影响仿真结果。影响仿真结果。.19EWB运算结点数量设置运算结点数量设置.20核心元器件核心元器件vLF353vNE555.21注意事项注意事项 保持基准源恒定保持基准源恒定； 积分电路要保持线性积分积分电路要保持线性积分（V VH H 10V10V）；）； 控制开关尽可能工作在理想开关状态。控制开关尽可能工作在理想开关状态。( (三极管偏三极管偏置置保证保证正偏时正偏时饱和导通，反偏饱和导通，反偏时时截止截止) )； 调试中注意输入电压与输出频率的线性关系调试中注意输入电压与输出频率的线性关系； T2T2(1/2)(1/2)(1/f(1/

14、f10k10k) )，输入积分电流，输入积分电流（仅（仅ViVi作用时）作用时）远小远小于基准积分电流于基准积分电流（-V-VR R和和ViVi同时作用）同时作用）才能保证更好的精才能保证更好的精度。度。.22答疑安排：答疑安排： B339室杨老师；室杨老师； B231室刘老师、卢老师室刘老师、卢老师 7月月1日日7月月3日：日：8:30 16:00；验收安排：验收安排：A班由刘老师验收，班由刘老师验收，B班由卢老师验收班由卢老师验收 7月月3日（周五）下午日（周五）下午13:00-16:00 B328实验室实验室 7月月5日（周日）全天日（周日）全天 B221实验室刘老师实验室刘老师B228实验室卢老师实验室卢老师评分：评分：