模电课设---FV转换电路设计与实现
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。
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。
V_F转换电路
V/F转换器LM331在AD转换电路中的应用数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中,由于应用的场合不同,对数据采集与处理所要求的硬件也不相同.在控制过程中,有时要对几个模拟信号进行采集与处理,这些信号的采集与处理对速度要求不太高,一般采用AD574或ADC0809等芯片组成的A/D转换电路来实现信号的采集与模数转换，而AD574 和ADC0809等A/D转换器价格较贵，线路复杂,从而提高了产品价格和项目的费用.在本文中,从实际应用出发,给出了一种应用V/F转换器LM331芯片组成的A/D转换电路，V/F转换器LM331芯片能够把电压信号转换为频率信号，而且线性度好，通过计算机处理，再把频率信号转换为数字信号，就完成了A/D转换。
它与AD574等电路相比，具有接线简单，价格低廉，转换精度高等特点，而且LM331芯片在转换过程中不需要软件程序驱动，这与AD574等需要软件程序控制的A/D转换电路相比，使用起来方便了许多。
一. 芯片简介LM331是美国NS公司生产的性能价格比比较高的集成芯片。
它是当前最简单的一种高精度V/F转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。
LM331为双列直插式8引脚芯片，其引脚框图如图1所示。
图1 LM331逻辑框图LM331 各引脚功能说明如下:脚1 为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉冲宽度与内部单稳态电路相同;脚2 为输出端脉冲电流幅度调节,RS 越小,输出电流越大;脚3 为脉冲电压输出端,OC 门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空或接地;脚4 为地;脚5 为单稳态外接定时时间常数RC ;脚6 为单稳态触发脉冲输入端,低于脚7 电压触发有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw ;脚7 为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低;脚8 为电源Vcc , 正常工作电压范围为4～40V。
线性度好, 最大非线性失真小于0. 01 % , 工作频率低到0. 1Hz 时尚有较好的线性;变换精度高数字分辨率可达12 位; 外接电路简单, 只需接入几个外部元件就可方便构成V/ F 或F/ V 等变换电路,并且容易保证转换精度。
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
VF FV电路
VF FV电路1.1 简介在某些高电压，强磁场，干扰大的场合，为了保证模拟量信号能够稳定可靠的传输，要求所以模拟量信号进行光纤隔离。
采用基于光纤通信的V/F(电压/频率),F/V(频率/电压)变换以光信号形式传输电压模拟量信号。
V/F,F/V变换的核心是VFC，FVC变换器，VFC的主要功能是在规定的精度和频率要求范围内将模拟电压信号转换成具有一定逻辑电平的数字脉冲信号，该信号的频率与电压信号成正比。
然后将该信号通过光纤发送器已光信号形式发送出去，在另一端由光纤接收器接收转换成具有一定逻辑电平的数字脉冲信号。
FVC功能相反，在一定精度和频率范围内将某一个频率的数字信号转换成模拟量输出。
这样就实现了模拟量信号的光纤传输，传输系统框图如图1.1所示。
图1.1VF/FV传输系统组成框图模拟量信号发送接收电路组成框图如图1.2所示。
图1.2 模拟量参数光纤隔离组成框图VF与FV硬件变换电路如图1.3-1.4如图所示，核心器件是AD650，AD650是ADI公司生产的高精度电压频率转换器，内部由积分器，精密电流源，比较器，单稳多谐振荡器等组成。
既能用作电压频率转换器，又可以做频率电压转换器，在通讯，远距离传输，仪器仪表等领域得到了广泛应用。
AD650[27]具备如下特点：（1）满刻度频率达到1MHz；（2）非线性度低，在10 kHz满量程时，AD650的线性误差典型值为20 p pm（满量程的0.002%），最大值为50 ppm(0.005%)。
这大约相当于模数转换器电路的14位线性度。
100kHz的非线性度小于0.005%，1MHz的非线性度小于0.07%；（3）既能用于电压频率转换，又能用于频率电压转换；（4）功耗较低，在正负15V供电电压下，工作电流小于15mA;（5）工作温度范围宽(-40~85);（6）输入电压范围宽;图1.3 VF变换电路图1.4FV变换电路1.2 补充（1）仅考虑输入模拟量是直流量的情况，如若有兴趣，可以继续思考输入的模拟量信号不是直流量，而是具有一定频率的交流量信号(比如要求输入的模拟量信号达到1KHZ)，应该如何选择设计电路参数？请仔细研读AD650的DATASHEET，多在ADI官网查阅资料。
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。
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：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”。
模电课程设计(线性VF转换)(课堂PPT)
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整体结构框图
（某直流信号） （锯齿波信号） （矩形波信号） 模拟开关
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9
阻抗变换电路
亦称：电压跟随器
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10
基准源产生电路
限流电阻
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限流电阻
小功率稳压管的选取：
5mA ≤ IZ ≤11 40mA
单稳态电路
Vtri
Vo
t
电平触发方式：
tw
t
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EWB运算结点数量设置
❖ 若设置的结点 数太少，仿真 运行时容易出 现中途停止并 报错的情况， 影响仿真结果。
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18
EWB运算结点数量设置
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19
核心元器件 ❖ LF353
❖ NE555
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20
注意事项
➢ 保持基准源恒定； ➢ 积分电路要保持线性积分（VH ＜ 10V）； ➢ 控制开关尽可能工作在理想开关状态。(三极管偏置保证
• 下午2点开始，先检查原理总图（手绘版为佳），合格者去B231室领 取实验箱及主要元器件（电阻、电容在B224领取）；
• 下午3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 告详细要求，成绩的分值分配。
❖ 第三次课（7月3日下午及7月5日全天）
• 电路板实物验收。
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线性V/F转换介绍
❖ 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 电压量变换为脉冲信号，该输出脉冲信号的频率与输入电 压的大小成正比。电压—频率转换实际上是一种模拟量和 数字量之间的转换技术。
❖ 对线性V/F转换电路的技术要求主要有：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 并宜于集成等。
vf转换器课程设计
v f转换器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解V-F转换器的原理，掌握其工作过程及功能。
2. 学生能掌握V-F转换器的数学模型，并运用相关公式进行计算。
3. 学生了解V-F转换器在工程实际中的应用，如电机调速、信号处理等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的V-F转换器电路。
2. 学生能够通过实验，观察并分析V-F转换器的性能，具备一定的实验操作能力。
3. 学生能够运用计算工具，对V-F转换器相关参数进行计算。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对电子技术的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生在团队合作中，培养沟通、协作能力，增强团队意识。
3. 学生了解电子技术在我国经济发展中的重要性，增强国家使命感。
课程性质分析：本课程为电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
课程旨在使学生掌握V-F转换器的原理、设计和应用，为后续相关课程打下基础。
学生特点分析：学生处于高中阶段，具备一定的物理和数学基础，对电子技术有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：1. 结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 通过问题驱动、案例分析等教学方法，激发学生的学习兴趣，培养其解决问题的能力。
3. 注重团队合作，培养学生的沟通能力和团队精神。
二、教学内容1. 理论教学：a. V-F转换器的基本原理b. V-F转换器的数学模型及公式推导c. V-F转换器的类型及特点d. V-F转换器在工程实际中的应用案例分析2. 实践操作：a. V-F转换器电路设计与搭建b. V-F转换器性能测试与数据分析c. V-F转换器相关参数计算3. 教学大纲安排：第一周：V-F转换器基本原理学习第二周：V-F转换器数学模型及公式推导第三周：V-F转换器类型及特点学习第四周：V-F转换器应用案例分析及实践操作第五周：V-F转换器电路设计与搭建第六周：V-F转换器性能测试与数据分析第七周：总结与复习4. 教材章节：a. 教材第四章第三节：V-F转换器原理及其应用b. 教材第五章第二节：V-F转换器的设计与计算c. 教材第六章：电子技术应用案例分析教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，使学生全面掌握V-F转换器的相关知识。
转换电源电路设计与应用multisim
转换电源电路设计与应用multisim转换电源电路设计与应用multisim【引言】转换电源电路设计和应用是现代电子技术中的重要主题之一。
转换电源电路是将一种电源电压转换为另一种电源电压的电路。
在现代电子设备中，转换电源电路被广泛应用于各种领域，如电子产品、通信设备、工业自动化等。
在本文中，我们将使用multisim软件来探讨和设计转换电源电路，并探讨其在实际应用中的作用和优势。
【正文】1. 转换电源电路概述转换电源电路是通过采用不同的电子器件和控制技术，将输入电压转换为输出电压的电路。
它可以将交流电压转换为直流电压，或者将一个电源电压转换为另一个电源电压。
转换电源电路通常由四个主要部分组成：输入滤波电路、整流电路、滤波电路和功率调节电路。
2. multisim软件的介绍multisim是一款功能强大的电子设计自动化（EDA）软件，广泛应用于电子工程教育和实践。
它具有直观的用户界面，可以帮助工程师快速设计和验证各种电路。
在设计转换电源电路时，multisim提供了丰富的元件库和仿真工具，可以方便地进行电路仿真和性能评估。
3. 转换电源电路设计步骤进行转换电源电路设计时，需要按照以下步骤进行：3.1 指定输入和输出电压：在设计转换电源电路之前，首先需要明确输入和输出电压的要求。
这些参数将决定电路元件的选择和整体设计方案。
3.2 选择适当的元件：根据输入和输出电压的要求，选择合适的电子器件，例如变压器、二极管、电容器和功率管等。
multisim软件提供了丰富的元件库，可以根据实际需求进行选择。
3.3 进行电路布局：在multisim中，可以使用画布工具进行电路布局。
根据电路元件的连接关系，将它们放置在适当的位置，并进行连线。
3.4 进行电路仿真：设计好电路布局后，可以使用multisim的仿真工具进行电路仿真。
通过对电路的输入信号进行仿真，可以评估电路的性能和稳定性。
3.5 优化和改进：根据仿真结果，可以对电路进行优化和改进。
模拟电子仿真电路课程设计
模拟电子仿真电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握模拟电子电路的基本原理，包括放大器、滤波器等基础电路的功能与组成；2. 学习模拟电子仿真软件的使用方法，能够正确搭建并修改仿真电路；3. 掌握分析模拟电路性能的基本方法，包括电压、电流、频率响应等参数的测量与计算。
技能目标：1. 能够运用所学知识，自主设计简单的模拟电子电路；2. 通过仿真软件对设计的电路进行测试，验证电路性能，并优化电路设计；3. 提高实际操作能力，培养动手搭建电子电路的兴趣和习惯。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队合作精神，学会在小组合作中共同解决问题；2. 激发学生对电子技术的学习兴趣，提高创新意识和实践能力；3. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规范；4. 引导学生关注电子技术在日常生活中的应用，认识到科技对社会发展的作用。
二、教学内容1. 模拟电子电路基本原理：包括放大器、滤波器、振荡器等电路的工作原理及性能分析；相关教材章节：第一章 放大器原理；第二章 滤波器与振荡器。
2. 仿真软件操作方法：介绍仿真软件的基本功能、界面操作、元件库使用及电路搭建方法；相关教材章节：第三章 仿真软件操作与应用。
3. 电路设计与仿真测试：结合实际案例，指导学生进行电路设计、搭建、仿真测试及性能分析；相关教材章节：第四章 电路设计与仿真测试。
4. 电路性能分析：教授学生如何分析电路的电压、电流、频率响应等参数，并进行优化设计；相关教材章节：第五章 电路性能分析。
5. 实践操作与小组讨论：组织学生进行实际电路搭建、仿真测试，鼓励学生之间开展合作与交流；相关教材章节：第六章 实践操作与小组讨论。
教学内容安排与进度：第1周：模拟电子电路基本原理学习；第2周：仿真软件操作方法学习；第3-4周：电路设计与仿真测试；第5周：电路性能分析及优化；第6周：实践操作与小组讨论，总结反馈。
三、教学方法1. 讲授法：通过系统的讲解，使学生掌握模拟电子电路的基本原理和仿真软件的操作方法。
F-V转换电路模拟电路课程设计
线性F/V转换：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、设计概述与要求一、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。
二、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。
F-V转换电路 模拟电路课程设计
线性F/V转换姓名：***班级：电信1208班学号：*********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、设计概述与要求一、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。
二、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。
模电课设---FV转换电路设计与实现
模电课程设计姓名:XXX班级：电气XXXX班学号：XXXXXXXXX 东华大学10级课题第一部分自制直流电源：AC220V DC±12V1—5页……………………………………………………………………………………………………………………….第二部分线性FV转换电路的设计与实现第一章设计背景与要求…………………………………………………………………………………………..设计要求……………………………………………………………………………………………………………………第二章系统概述…………………………………………………………………………………………………….。
2.1 设计思想与方案选择…………………………………………………………………………………………. 2。
2 各功能块的组成………………………………………………………………………………………………….2。
3 工作原理…………………………………………………………………………………………………………….。
第三章单元电路设计与分析…………………………………………………………………………………。
3。
1 各单元电路的选择……………………………………………………………………………………………。
.3.2 设计及工作原理分析…………………………………………………………………………………………。
第四章电路的组够与调试………………………………………………………………………………………。
4。
1 遇到的主要问题……………………………………………………………………………………………….。
.4。
2 现象记录及原因分析………………………………………………………………………………………。
..4.3 解决措施及效果…………………………………………………………………………………………………4.4 功能的测试方法、步骤…………………….。
………………………………………………………………第五章结束语………………………………………………………………………………………………………….5.1 对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明………………………………………. 5.2 总结设计的收获与体会…………………………………………………………………………………….。
FV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：桌号：36号目录第一章、设计概述与要求....................................................................一、设计概述..........................................................................二、设计任务及要求....................................................................（一）设计任务...................................................................（二）设计要求...................................................................第二章、设计方案与论证....................................................................一、设计原理..........................................................................二、原理框图..........................................................................三、单元电路方案论证..................................................................第三章、单元电路设计与分析................................................................一、输入信号..........................................................................二、交流信号放大电路..................................................................三、波形转换电路......................................................................四、微分电路..........................................................................五、单稳电路..........................................................................六、滤波电路..........................................................................七、直流放大电路......................................................................第四章、电路的组够与调试..................................................................一、遇到的主要问题和解决方案..........................................................二、实验数据记录......................................................................第五章总结...............................................................................第六章仪器、仪表、元器件介绍............................................................. 参考文献：................................................................................附：电路总图..............................................................................第一章、设计概述与要求一、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。
FV变换器课程设计
F/V变换器频率信号与电压信号之间的转换在信号处理过程中有时也会要用到。
将电压信号转换为频率信号称为V/F变换器，将频率信号转换为电压信号称为F/V变换器。
这两个变换器可以利用集成电路电压-频率变换器LM331实现。
LM331简介如图所示为LM331的内部结构图，外部形状为DIP8型。
由基准电压源BAND-GAP，镜象电流源，电子开关CURRENT，运算放大器A1，A2，A3，R-S触发器组成。
“2”脚通过电阻Rs接地，电源端“8”脚通过电阻R T串接电容C T接地，它们的串接点接“5”脚，比较器A2的输出端接RS触发器的置位端，当它为“1”时，RS触发器置位（即Q为“1”），比较器A3的输出端接RS触发器的复位端，当它为“1”时，RS触发器复位（即Q为“0”）。
RS触发器Q端接电子开关，Q=1时，电子开关接左端点，Q=0时，电子开关接右端点。
下面进行定量讨论：基准电压源输出电压为1.90V，即比较器同相输入端电位为1.90V，则比较器反相输入端电位也为1.90V，因此，“2”脚流出电流为I = 1.90/Rs，所以，当Q=1时，电子开关接左端点，从“1”脚流出的电流为1.90/Rs。
当然，Q=0时，电子开关接右端点，“1”脚与内部电路是断开的。
接上电源后，比较器A3反相输入端电位恒定为2/3(VCC)，电源通过电阻R T向电容C T 充电，同相输入端电位升高，当升高到2/3(VCC)时，比较器A3输出端状态翻转，比较器A3输出端状态从“0”变化到“1”的时间分析如下：)1(TT T C R t CC C eV U --=)1(32T T CC R T CC CC e V V --=两边同时取对数得：T T T T C C R C R T 1.131ln≈-= 当在“7”脚接固定偏置电压，脉冲信号通过微分电路接“6”脚，“1”脚输出信号，在“1”脚上并联电阻电容到地。
如电路原理图所示。
当脉冲信号下降沿到来时，通过R3与C1组成的微分电路变成负脉冲回到“6”脚，“6”脚接比较器A2的反相输入端，因此，负脉冲使A2输出高电平，使RS 触发器置“1”，镜象电流流过输出端的RC 并联电路（状态为电容处于充电状态，电位升高，但由于电容量较大，电位升高较慢），同时，触发器-Q 端为低电平，VT3截止，电源通电阻R4向电容C2充电，若输出端不接电容，则此时输出高电平，幅度为U P = 1.9R 7/Rs注意到，由于C1值很小，负脉冲的维持时间很短，但是负脉冲消失后，只要在复位信号没来之前，RS 触发器状态是不变的。
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模电课程设计姓名:XXX班级:电气XXXX班学号:XXXXXXXXX东华大学10级课题第一部分自制直流电源：AC220V DC±12V 1—5页……………………………………………………………………………………………………………………….第二部分线性FV转换电路的设计与实现第一章设计背景与要求…………………………………………………………………………………………..设计要求……………………………………………………………………………………………………………………第二章系统概述……………………………………………………………………………………………………... 2.1 设计思想与方案选择………………………………………………………………………………………….2.2 各功能块的组成………………………………………………………………………………………………….2.3 工作原理……………………………………………………………………………………………………………..第三章单元电路设计与分析…………………………………………………………………………………..3.1 各单元电路的选择……………………………………………………………………………………………..3.2 设计及工作原理分析………………………………………………………………………………………….第四章电路的组够与调试……………………………………………………………………………………….4.1 遇到的主要问题………………………………………………………………………………………………...4.2 现象记录及原因分析………………………………………………………………………………………...4.3 解决措施及效果…………………………………………………………………………………………………4.4 功能的测试方法、步骤……………………..………………………………………………………………第五章结束语………………………………………………………………………………………………………….5.1 对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明……………………………………….5.2 总结设计的收获与体会……………………………………………………………………………………..第六章仪器、仪表、元器件介绍…………………………………………………………………………附图（电路总图及各个模块详图）………………………………………………………………………..参考文献……………………………………………………………………………………………………………………第一部分自制直流电源：AC220V DC±12V一、设计背景：直流稳压电源广泛应用于各种电子产品,不同的电路对电源的要求是不同的。
在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不变的电源。
电子设备中的电源一般由交流电网提供，再经变压、整流、滤波、和稳压四个主要部分构成。
本设计的主要内容是围绕着如何使串联可调直流稳压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。
首先介绍了稳压电源的设计方法，接着介绍了电容滤波电路的性能特点，然后介绍了各单元电路设计仿真，并在电路中采用了提高稳定度，提高温度稳定性及限流型过流保护电路的具体措施，以确保电路安全稳定的工作。
二、设计要求：设计直流电源：AC220V DC±12V。
三、设计原理：直流电源的基本组成①变压器：将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。
②整流电路：利用二极管的单向导电性，将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。
整流电路的任务是将交流电变换为直流电。
完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。
管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。
源电压波形：整流后波形：由上面的电路图，可以得出输出电压平均值：2)(9.0U U AV o ≈ ，由此可以得V U 152=即可选择整流器的原则：流过二极管的的平均电流:ID=1/2*IL ，在此实验设计中IL 的大小大约为1A ，反向电压的最大值：Urm=2U2。
选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路IDF 应大于流过二极管的平均电流ID 即0.5A ，二极管的反向峰值电压Urm 应大于电路中实际承受最大反向电压的一倍。
实验中我们采用的是1B4B42封装好的单相桥式电路。
③滤波电路：将脉动电压中的文波成分滤掉，使输出为比较平滑的直流电压。
交流电经整流电路后可变为脉动直流电，但其中含有较大的交流分量，为使设备上用纯净的交流电，还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。
常见的滤波电路有：电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路以及P 型滤波电路。
在此电路中，由于电容滤波电路电路较为简单、且能得到较好的效果，故选用此电路。
滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容， 由于2)5~3(TC R l ，故选4200uF/25V 的电解电容。
滤波电路如下图所示：滤波后的电压：输出直流电压UL 与U2的关系：UL= (1.1～1.2)U2 变压器副边电流有效值： I2=（1.5~2）IL ④稳压电路：使输出的电压保持稳定。
四、参数计算：1）整流电路参数：输出电压平均值：222)(09.022)(sin 221U U wt td U U AV ≈==⎰πωππ输出电流平均值：L LAV AV R U R U I 2)(0)(09.0≈=平均整流电流：L LAV AV AV D R U R U I I 2)(0)(0)(45.022≈==最大反向电压：22U U RM =整流二极管的选择（考虑电网10±%波动）：⎪⎩⎪⎨⎧>>2221.11.145.0U U R U I R L F2）滤波电路参数 二极管导通角θ：滤波电容的选择：2)(02.1,2)5~3(U U TC R AV L ≈=一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于2256.121.1U U =。
3）实际计算过程（1）要使W7812正常工作，必须保证输入与输出之间维持大于2V 的压降，因此W7812输入端直流电压必须保证在14V 以上。
W7812输入端的电流是许对变压器副边输出电压U 2(t)整流、滤波后得到的。
假设整流电路内阻为0，负载电流为0，W7812输入端有最大电压U=1.414U ef，U ef是U2(t)的有效值。
由于滤波电容不可能无限大，所以U<1.414 U ef,根据经验可知U=1.2 U ef，得U ef=14.4V，考虑到整流桥经过两个二极管约有1.4V的压降，得变压器可取15V。
（2）变压器选择：变压器选择双15V变压，考虑到电流不需要太大，最大电流为2A，实际选择变压器输出功率为30W，可以很好地满足要求。
（3）整流桥：考虑到电路中会出现冲击电流，整流桥的额定电流时工作电流的2~3倍。
选取RS301（100V,3A）即可，实际购买过程中选择了2W10也符合设计要求。
（4）滤波电路：考虑到对纹波电压要求比较高，所以选择了2200uF、耐压值为25V的电解电容。
（5）去耦电容：去耦电容的选择是由W7812和W7912芯片要求的，查手册可知分别为0.1uF和0.33uF，用来滤除高频分量，防止产生自激。
（6）为了防止负载产生冲击电流，故在输出端加入220uF、耐压值为25V的电解电容。
（7）W7912支路的原件参数与W7812支路相同。
（8）为防止电源输出端短路，需安装保险管；为防止W7812和W7912因过热而烧坏，需加装散热片。
至此，所有元件的参数都已确定。
五、电路总图：仿真软件Multisim10 仿真的电路图：用波特图仪仿真后的波形：由上图可知，设计成功。
六、设计总结：此次设计最具挑战的难题就是仿真软件不会用。
之所以会选用Multisim10软件，是参考了网上的几份关于设计直流电源的文献和实验报告，但问题是从来没有学习过这款软件，而用EWB软件又找不到某些重要器件，所以为了完成对已经设计好的电路的验证、调试及仿真，又在图书馆找到Multisim10软件的相关教程作为辅助工具才完成的这次设计。
通过这次设计，我不仅对学过的模电知识有了更生的掌握和更切身实际的运用，还学习了Multisim10软件的相关知识，可谓是一举两得。
第二部分线性FV转换电路的设计与实现第一章设计背景与要求设计背景：电路中常存在标准电压信号与标准频率信号之间的转换，电压（V）转换成频率（F）的过程称为电压/频率转换（VFC），频率转换成电压的过程称为频率/电压转换（FVC）。
VFC的方法较多，转换也比较方便，人们对此较为熟悉；而FVC则相对困难一些。
一般来说，FVC电路是指频率较低而变换线性要求较高的FVC，并且要求电路频相特性动态范围宽，变换精度较高以及电路不复杂。
线性F/V转换电路常应用于涡轮流量计、脉冲式转速表等中。
设计要求：①输入信号：峰峰值为20mV、0—10kHz正弦交流信号；②输出信号：电压在0—10V间线性变化的直流电压信号；③1kHz、5kHz、10kHz三个频率点处F/V最大转换误差为千分之一；④1kHz处纹波噪声小于50mV；⑤单稳态正脉冲的脉宽tw在20μs ~40μs之间。
第二章系统概述设计思想：由于输入信号幅度较小，因此需要先将信号放大，然后将放大后的信号通过与二极管并联，滤去低于0v的电压，经由555触发器，变为矩形波，经过积分电路和单稳触发器，形成单稳态脉冲，再通过滤波电路，得到直流电压。
但由于会有干扰信号输入，所以，我们选择了差分放大电路，抑制共模信号，这样可以较好地消除输入信号中的干扰。
设计方案：①仪表放大器实现小信号的高保真放大，抑制共模噪声干扰；②过零比较器或555定时器构成的施密特电路将正弦波转换为矩形波信号；③RC微分电路+三极管整形电路将矩形波信号转换为下跳变窄脉冲，触发后级；④555定时器构成单稳态触发器，输出一定宽度的单稳态正脉冲信号；⑤二阶RC滤波电路获得小纹波系数的直流电压信号；⑥同相比例放大电路线性放大直流电压信号，满足设计参数要求。
各功能模块的组成及原理：①输入信号输入信号由函数发生器产生，峰峰值为20mv，频率为0—10KHZ，正弦交流信号。
②放大电路放大电路由集成运放器构成差分放大电路和比例放大电路。
目的是将输入20mVpp、0-10kHz正弦交流信号进行放大，满足后级电路输入要求。
差分放大电路可以有效抑制共模干扰信号，并且将输入信号放大，以便触发后面电路中的施密特触发器。
由于输入信号的峰峰值为20mv，而施密特触发器的触发电压为8~12V（后面会介绍555定时器），所以由可得到仪表放大器放大倍数最小值为。