电压频率转换器设计(含电路图)

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电压+频率转换器BG382的原理及应用

电压/频率转换器BG382的原理及应用1 概述在利用单片机设计的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或将频率信号转换成电压信号。

这里要介绍的V/F和F/V转换器件BG382就可实现电压和频率的相互转换，而且具有较高的精度、线性和积分输入特性，利用它可以抑制串扰干扰。

如果将其输出的信号调制成射频信号或光脉冲，还可在不受电磁影响的情况下进行无线或光纤等远距离通信传输。

2 BG382的封装及引脚图1所示是BG382的外型封装形式。

其引脚及功能如表1所列。

表1 BG382的引脚功能3 BG382的V/F和F/V转换3．1 V/F转换电路图2所示是由BG382组成的简单V/F变换器，其输入为10mV~10V，输出为10Hz~1 0kHz，满刻度线性精度的典型值为±0.5%。

影响上面电路线性精度的原因是恒流源1端的电压会随输入端输入电压的变化而变化，从而使恒流源的性能变差，Io约为137μA。

如果输入电压由10mV变为10V，由此所引起的Io变化约为1μA，即对Io的影响为1/137。

而Io的变化将影响输出频率的变化，从而使线性精度的曲线上端向上翘；另外，由于集成电路内比较器的输入端，即6、7脚存在失调现象，影响了线性精度的低端；同时由于比较器的增益较低，也影响了其灵敏度，增大了误差。

以上电路仅适用于精度要求不高方面的应用，图3所示是由BG382组成的高精度V/F 转换电路，其精度可达±0.05%，该电路采用了由运放BG305和积分电容C1组成的有源积分电路，这个积分电路将负载输入电压变为正斜坡电压，当积分器输出达到BG382 内部比较器的比较电平时，单稳电路被触发，恒流源的电流Io从1端流出，使积分器的输出急剧下降，单稳输出结束时，斜坡输出电压上升，重复以上转换周期。

由于信号从运算放大器的反相端输入，因此要求输入信号为负值，如果信号从运算放大器同相端输入，则输入信号应为正。

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。

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。

电压频率转换器

MT-028指南电压频率转换器作者：Walt Kester和James Bryant简介电压频率转换器(VFC)是一种振荡器，其频率与控制电压成线性比例关系。

VFC/计数器ADC采用单芯片，无失码，可对噪声积分，功耗极低。

该器件很适合遥测应用，因为VFC小巧、便宜且功耗低，可以安装在实验对象（患者、野生动物、炮弹等等）上，并通过遥测链路与计数器通信，如图1所示。

CIRCUIT IS IDEAL FOR TELEMETRY图1：用电压频率转换器(VFC)和频率计数器实现低成本、多功能、高分辨率ADC常见的VFC架构有两种：电流导引多谐振荡器VFC和电荷平衡VFC（参考文献1）。

电荷平衡VFC可采用异步或同步（时钟控制）形式。

VFO（可变频率振荡器）架构种类更多，包括无处不在的555计时器，但VFC的主要特性是线性度——而极少VFO具有高线性度。

电流导引多谐振荡器VFC其实是电流频率转换器而非VFC，但如图2所示，实际电路的输入端总是包含电压电流转换器。

工作原理很简单：电流使电容放电，直至到达阈值，当电容引脚翻转时，半周期重复进行。

电容两端的波形是线性三角波，但相对于地的任一引脚上的波形都是更复杂的波形，如图所示。

图2：电流导引VFC此类型的实际VFC具有约14位的线性度和同等的稳定性，当然也可用于具有更高分辨率而无失码的ADC中。

性能限制由比较器阈值噪声、阈值温度系数、电容（一般是分立元件）稳定性和电介质吸收(DA)决定。

图中所示的比较器/基准电压源结构比使用的实际电路更能代表所执行的功能，后者更多地与开关电路集成，相应也更难分析。

此类VFC简单、便宜且功耗低，大多数采用广泛电源电压运行，因此非常适合低成本中等精度ADC和数据遥测应用。

图3所示的电荷平衡VFC更复杂，对电源电压和电流的要求更高，也更精确。

它能提供16至18位线性度。

图3：电荷平衡电压频率转换器(VFC)积分器电容通过信号充电，如图3所示。

电压频率(VF)变换器.

பைடு நூலகம்
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？

电压频率转换器

辽宁工业大学模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：电压/频率转换器院（系）：电子与信息工程学院专业班级：通信111学号： 110405003学生姓名：阚旋指导教师：（签字）起止时间：2013.7.1—2013.7.12课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息与工程f0的矩形脉冲，且。

（2）Vi变化范围：0~10。

（3）f0变化范围：0~10kHz。

（4）转换精度<1%。

设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。

必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。

2 .确定合理的总体方案。

对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。

3 .设计各单元电路。

总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。

4.组成系统。

在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。

指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要电压/频率变换器实质上是一种振荡频率随外加控制变换器。

其主要是通过输入电压控制输出频率，电压/频率变换电路的输出信号频率与输入电压成正比，所以在调频，锁扣，和模/数变换等许多领域中，得到了非常广泛的应用，电压/频率变换电路中的主要部分已经能集成在一块硅片上，这就为它的广泛应用创造了有利条件。

压控振荡器的应用十分广泛，若用方波作为控制电压，压控振荡器就是双频振荡器，能交替输出两种频率的波型，若用正弦交流电压作为控制电压，压控振荡器就成了调频振荡器，能输出抗干扰能力很强的调频波，上述各类信号波形以应用于各种智能测试设备和自动控制系统中。

电压/频率变换器还具有精度高，线性度高，温度系数低，功耗低，动态范围宽的一系列优点。

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

AD7740电压频率转换

3V/5V 低功耗同步电压频率变换芯片AD7740电压频率转换器VFC （Voltage Frequency Converter ）是另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发布日期:2006-01-02 作者:许柯秦建军张厚来源:国外电子元器件摘要：AD7740 是一种CMOS 型低功耗单通道单终端同步电压频率转换芯片，它具有缓冲和非缓冲两种模式。

工作范围宽，对外部元件要求小，输出频率准确，无须调整或校准。

可广泛用于各种A/D 转换系统，并可以和AD22100S 温度传感器构成数字式环境温度指示器等电路。

文中介绍了AD7740的结构、特点、功能、原理和几种典型的应用电路。

1 概述AD7740是一种低成本的超小型同步电压频率转换芯片（VFC ），该芯片的工作电压范围是3.0～3.6或者4.75～5.25V ；工作电流为0.9mA 。

AD7740有8脚SOT-23和8脚小型SOIC 两种封装形式。

体积小、成本低和易于使用是该芯片的主要设计思想。

该芯片还在内部集成有2.5V 带隙基准，用户也可使用外部基准，其外部基准最大力VDD 。

AD7740芯片的输出频率和CLKIN 时钟信号同步。

时钟信号可由附加的外部晶体振荡器（或谐振器）产生，也可由CMOS 兼容的时钟信号源提供。

AD7740的满刻度输入频率为1MHz 。

当模拟信号由0V 到VREF 变化时，AD7740的输出频率可在10%-90%fCLKIN 之间变化。

在缓冲模式下，该芯片的输入阻抗非常高。

此时其VIN 脚的输入电压为0.1V ～VDD-0.2V 。

在非缓冲模式下，VIN 脚的输入电压允许值为-0.15～VDD+0.15V 。

两种模式可通过BUF 脚相互转换。

AD7740（Y 等级）的工作温度范围是-40～+105℃。

AD7740（K 等级）的工作温度范围是0～85℃。

另外，AD7740还有如下特点：●内含单通道单终端两步电压频率转换器；●采用8脚SOT-23和8脚小型SOIC 两种封装；●内含2.5V 基准电压；●REFIN 端的电压基准额定范围是2.5V ～VDD ；●最大输入频率为1MHz ；●具有可选非缓冲输入和高阻抗缓冲输入；●在非缓冲模式下，AD7740的工作电压是3.0～3.6V或者4.75～5.25V，工作电流是0.9mA，最低功耗为3mW（典型值）；●双极工作时，模拟输入可以降低到-150mV以下；●对外部元件要求较小，不需要外接电阻电容来设置输出频率，满刻度输出频率由一个晶体或者时钟来决定，也不需要调整和校准；●具有自动断电功能；●无须电荷泵即可实现真正的-150mV能力。

模电课设频率-电压转换器电路

目录一.电路设计 11.1设计方案选择 11.2电路主要框图 11.3设计 11.4电路原理 2二.部分电路设计 22.1比较器 22.2频率-电压转化器 42.3反相器 72.4反相加法器 83.总体电路图 114.测试数据 125.心得体会及问题 125.1心得 125.2问题及不足 136.元件清单 147.所用器件介绍 147.1 比较器LM339 147.2 F/V转换器LM331 177.3 反相器/反相加法器OP07 19一.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。

1）用通用型运算放大器构成微分器，其输出与输入的正弦波与频率成正比。

2）直接应用频率电压转换变换专用集成块LM331其输出与输入的脉冲信号重复成正比。

因为方案二的性价比更高，所以选择第二种方案。

1.2电路主要框图正方直 0.4V2V弦波流 ~ 4V ~ 10V波0.4V~4V参考电压1.3设计（1）本次设计函数发生器采用实验台的函数波形发生器。

确定可调范围设在400Hz----4000Hz,在调试过程中，挑选中间的几个值进行测试。

（2）比较器选集成电路LM339，使由函数信号发生器产生的正弦波转化为方波。

（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0.4-4V。

（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。

1.4电路原理频率-电压转换器电路是由比较器，F/V变换器，反相器和反相加法器组成，在各集成电路接通电源正常工作的情况下，输入正弦信号，通过比较器电路将正弦信号转换为方波信号后输出，然后再由F/V转换器电路将方波转换为所需要的直流电压信号后输出，反相器电路将输入进来的直流信号转换为原来的反相电压信号输出，输出信号和参考电压VR一起组成加法运算的两个输入电压信号，通过加法运算电路的功能和调节参考电压的大小输出满足条件的直流电压信号。

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。

电压—频率转换电路

模拟电路课程设计报告设计课题：电压/频率转换电路专业班级：09电信本学生：赖新学号：090802016指导教师：曾祥华设计时间：二0一一年一月一日目录一、设计任务与要求二、方案设计与论证1、方案一：电荷平衡式电路2、方案二：复位式电路三、单元电路设计与参数计算1、±12V直流稳压电源2、积分器3、滞回比较器四、总原理图及元器件清单五、安装与调试六、性能测试与分析1、直流源的性能测试与分析2、电压—频率转换电路的性能测试与分析七、结论与心得八、参考文献附：物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表电压/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、方案设计与论证电压-频率转换电路（VFC）的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故也称为电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。

通常，它的输出是矩形波。

方案一、电荷平衡式电路：如图所示为电荷平衡式电压-频率转换电路的原理框图。

电路组成：积分器和滞回比较器，S为电子开关，受输出电压uO的控制。

设uI<0，；uO的高电平为UOH，uO的低电平为UOL；当uO=UOH时，S闭合，当uO=UOL时，S断开。

当uO=UOL时，S断开，积分器对输入电流iI积分，且iI=uI/R，uO1随时间逐渐上升；当增大到一定数值时，从UOL跃变为UOH，使S闭合，积分器对恒流源电流I与iI的差值积分，且I与iI的差值近似为I，uO1随时间下降；因为，所以uO1下降速度远大于其上升速度；当uO1减小到一定数值时，uO从UOH 跃变为UOL回到初态，电路重复上述过程，产生自激振荡，波形如图(b)所示。

由于T1>>T2，振荡周期T≈T1。

电压频率转换

模拟电路课程设计报告设计课题：电压频率转换专业班级：学生姓名：学号指导教师：设计时间：电压频率转换一、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(一)电源部分单相电压经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。

直流电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需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，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动电压，再通过低通滤波电路滤波，减小电压的脉动，使输出电压平滑，但由于电网电压波动或负载变化时，其平均值也将随之变化，则在滤波电路后接个稳压电路，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。

在此次设计中则用220v、50Hz的交流电通过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路利用桥式整流电路实现正、负12V直流电压。

方框图如下：原理：图 10.1.1 直流稳压电源的方框图电网电压直流稳压电源通过变压器、整流、滤波、稳压来实现。

1）通过电源变压器降压后，再对220V 、50Hz 的交流电压进行处理，变压器副边电压有效值决定于后面电路的输出电压。

2)变压器副边电压通过整流电路将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，一般整流电路用单相半波整流和单相桥式整流，但单相半波电路仅试用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合，所以此次采用单相桥式整流电路。

3）经过整流电路的电压仍含有交流分量，再为了减小电压的脉动，则接一滤波电路，输出电压平稳。

图如下：4）交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流成分较小的直流电压，但是当电网波动或者负载变化时，它的值也会变动，则通过稳压电路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，从而得到更好的稳定行。

555 电压频率变换电路的设计

长沙学院课程设计说明书题目125电压频率变换器的设计系(部) 电子与通信工程专业(班级)姓名学号指导教师起止日期模拟电路课程设计任务书（20）一．设计题目电压频率变换器的设计二．技术参数和设计要求1. 技术参数（1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。

（2）vi变化范围为0～10V。

（3）fo变化范围为0～10kHz。

（4）转换精度<1%。

2. 设计要求（1）画出电路原理图或仿真电路图；（2）元器件及参数选择；（3）电路仿真与调试；（4）PCB文件生成与打印输出；（5）编写设计报告：包括设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

（6）答辩，在规定时间内完成叙述并回答问题。

三．设计工作量设计时间一周，2012年下学期进行。

四．工作计划星期一：布置设计任务，查阅资料；星期二~星期四：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数；星期五：撰写设计报告及使用说明书，进行个别答辩。

五．参考资料1．彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997；2．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005；3．童诗白，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988；4．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，2006六．指导教师马凌云七．系部审批长沙学院课程设计鉴定表目录一．技术参数和设计要求 (4)1.1. 技术参数 (4)1.2 设计要求 (4)二．设计思路 (4)三．单元电路设计 (6)3.1积分器的设计： (6)3.2单稳态触发器的设计 (6)3.3电子开关的设计 (7)3.4恒流源电路的设计 (8)四、总原理图及元器件清单 (9)4.1总原理图 (9)4.2元器件清单 (9)五、基本计算与仿真调试分析 (9)5.1基本计算 (9)5.2仿真数据 (10)六、课程设计总结 (13)七、参考文献 (14)一．技术参数和设计要求1.1. 技术参数（1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。

电压频率转换

电压频率与频率电压转换电路
2011 年 8 月 24 日
北京理工大学
宇航学院
目录：
摘要： ..................................................................................................................................................... 2
Key-word:
LM331 frequency voltage transformation filter
2
北京理工大学
宇航学院
一、设计方案（一）、电压频率转换电路
1.基于 555 定时器的电压频率转换：
通过给 NE555 增加一些器件，可以构造电压频率转换器。电路包括 NE555 定时器和基于 TL071 的 Miller 积分器（图 1）。应用中输入电压为 0 到-10V，产生 0 到 1000Hz 的输出频率范围。C1 的电流为输入电压的函数：Ic=–Vin/(P1+R1)。
6
北京理工大学
宇航学院
经过 1.1RtCt 的时间，VCt 增大到 2/3VCC 时，则 R 有效（R=1，S=0）， Q =0，Ct、 CL 再次充电。然后，又经过 1.1RtCt 的时间返回到 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 i×（1.1RtCt）×fi CL 的平均放电电流为 Vo/RL 当 CL 充放电平均电流平衡时，得 Vo=I×（1.1RtCt）×fi×RL 式中 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）。

电压频率转换电路的设计

模拟电路课程设计报告——频率/电压变换器课程名称：模拟电子技术课程设计题目：电压/频率转换电路的设计系（院）：自动化学院专业：自动化专业班级：0311102姓名：xxx学号：xxx时间：2013-06目录评语：成绩：签名：日期：1.题目--------------------------------------------------------- 32. 引言-------------------------------------------------------33. 系统设计原理内容及要求----------------------------33.1 设计目的--------------------------------------------------33.2 设计要求-------------------------------------------------33.3 系统设计原理及内容----------------------------------33.3.2设计思想------------------------------------------33.3.2 频率/电压转换器原理框图--------------------43.3.3 各模块方案设计---------------------------------41. 三角波发生器原理--------------------------------------42. LM331原理---------------------------------------------53. 反向器原理----------------------------------------------94. 反向加法器原理----------------------------------------11 3.4测试与调整-----------------------------123.4.1调试及测量步骤--------------------123.4.2原始数据及处理--------------------123.4.3故障分析--------------------------133.4.4误差分析--------------------------134. 总结--------------------------------------------------------134.1 思考题--------------------------------------------- 134.2 课设总结------------------------------------------ 135. 参考文献--------------------------------------------------141题目：模拟电路课程设计报告2引言：本课题介绍一种频率/电压转换器的设计方法，通过本课题熟悉频率/电压变换器LM331的主要性能和典型应用，掌握运放基本电路的原理，并掌握电路的基本设计，测量和调试方法。

电压／频率变换电路实现A／D转换

ＡＤＣ。
关键词：Ｆ变换；／转换；Ｐ３ｎ４；性放电法Ｖ／ＡＤＭＳ４０９线
中图分类号：Ｍ９１５文献标识码：文章编号：０８９３（０８０ —０９０Ｔ２．１Ａ１０ —２３２０）１０５ —２
也通过电阻Ｒ对电容Ｃ充电。当电容Ｃ两端充电电压大ｔｔｔ
Ｒ１６
输入比较器
、＞——＿、－．＝１陌
面１２
线性度好，大非线性失真小于００％，作频率低到最．１工
０１时尚有较好的线性；．Ｈｚ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、等变换电路，且容易保证转换精度。图１是／，并Ｌ３Ｍ３１电压频率变换器的内部结构图，ｔＣ和定时比较器、复
然没有直接的影响。但应选择漏电流小的电容器。电阻Ｒｌ
和电容Ｃ组成低通滤波器，ｌ可减少输入电压中的干扰脉冲，
有利于提高转换精度。
平，同时，复零晶体管导通，电容Ｃ通过复零晶体管迅速放ｔ
电；子开关使电容Ｃ电Ｌ对电阻ＲＬ放电。当电容ＣＬ放电电
时，其分辨率和线性度都优于Ａ／Ｄ转换器，价格便宜。本且文介绍了采用ｖ／Ｆ转换器Ｌ３Ｍ３１实现Ａ／Ｄ转换，详细说明了Ｌ３及其与控制芯片ＭＳ４０１９的外接电路。Ｍ３１Ｐ３Ｆ４
图１输入电压和输出频率关系示图ｆ：（ｉｓ／２０ ×Ｒ ×Ｒ．ｔｏＶ ×Ｒ）（．９ｔｔ ×Ｃ）

电压频率的转换

模拟电路课程设计电压——频率转换电路教学学院：物理与电子信息学院专业：10电气技术教育学号：100805016姓名：杨球指导教师：刘玲丽完成日期：2011年1月12号设计一个电压/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1 电源部分．直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。

变压器把电网高压交流电压变为所需要的低压交流电。

整流器把交流电变为直流电。

经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电源。

1）．直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

2）．直流稳压电源原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，其中：（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电压，常用的整流滤波电路有全波整流、桥式整流，此处用的是桥式整流电路。

51单片机的电压频率转换

注入 CL 的平均电流 IAVE＝i×t×fout 严格地等于 Vx／RL。 IAVE＝i×t×fout ＝ Vx/RL。又 VIN≈VX，故有： i×t×fout≈ fout Vx/RL
VIN VIN VIN （RS RS’ ） R L 1 . 1 R t C t 1 . 9 /( RS RS ' ) ＝ RL i t ＝＝ 2.09 RL Rt Ct
；T0 定时的起始与 T1 引脚上升沿同步；设置 TR0 为 1。启动 T0 定时 100mS ；检测 T0 定时 100ms，T0 定时结束
； T1 引脚上升沿到来前，延长定时
MOV MOV MOV RET ⑵ 周期法
R1，A R2，TH1 R3，TL1
；取 nc ( 0C350H 加上延长定时 ) ；取 n x
VIN 2R1C1 1 ≈16HZ 2 3.14 100 1000 0.4 0.000001
=
RS、RL、Rt 和 Ct 直接影响转换结果，对元件精度有一定要求，可根据转换精度适当选择。RS、RL、Rt 和 Ct 要选用低温漂的稳定元件，CL 虽对转换结果无影响，但应选择漏电流小的电容。 3. 频率测量程序设计 LM331 的 3 脚输出脉冲频率信号经光电耦合器隔离后，送入 8031。由单片机程序对被测信号频率进行计数，或测定被测信号的周期，即可有两种方法。被测量信号频率 fout＝0～10KHZ，当单片机系统时钟为 6MHZ 时，T0 或 T1 定时
V／F 脉冲送入 8031 的 INT 0 或 INT 1 脚。通过测定 T0 或 T1 定时/计数器在 V／F 脉冲一个周期 T 内，对定时时钟脉冲 Tc 的计数 nc，T=nc×Tc。周期法适用于 V／F 输出频率范围较低情况。T0 或 T1 定时脉冲 Tc=12／6MHz=2μS。频率相对测量误差δ＝1/nc，当 fout＝10HZ 时， δ＝1/50000＝2×10-5，当 fout＝10KHz 时，δ＝1/50＝2×10-3。VIN 越低，误差δ越小。程序： BEGIN：NOP MOV TMOD，#08H MOV TL0，#00H MOV TH0，#00H LOOP1： NOP JNB P3.2，LOOP1 同步 SETB T0 LOOP2： NOP JB LOOP3： NOP JNB 一个周期 CLR TR0 MOV B，TH0 MOV A，TL0 MOV TL0，#00H MOV TH0，#00H RET ；结束同步.读定时计数 Nc 值 P3.2， LOOP3 ；检测若 INT 0 是否为 1，若 INT 0 为 1， P3.2，LOOP2 ；检测若 INT 0 是否为 0 了 TR0 ；T0 定时方式 1， TR0 决定 T0 工作

电压频率转换器原理及典型电压频率转换电路的设计

电压频率转换器原理及典型电压频率转换电路的设计电压频率转换器VFC（V oltage 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。

电压频率转换器也称为电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。

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。

当模拟信号（电压或电流）转换为数字信号时，转换器的输出是一串频率正比于模拟信号幅值的矩形波，显然数据是串行的。

这与目前通用的模数转换器并行输出不同，然而其分辨率却可以很高。

串行输出的模数转换在数字控制系统中很有用，它可以把模拟量误差信号变成与之成正比的脉冲信号，以驱动步进式伺服机构用来精密控制。

VFC 电压-频率转换器（vfc）是青岛晶体管研究所生产的电路。

电压频率转换也可以称为伏频转换。

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能力，也利于远距离的传输。

通过和单片机的计数器接口，可以实现AD转换。

VFC 有两种常用类型：（a）多谐振荡器式VFC ；（b）电荷平衡式VFC。

多谐振荡器式VFC简单、便宜、功耗低而且具有单位MS输出（与某些传输介质连接非常方便）；电荷平衡式VFC的精度高于多谐振荡是VFC，而且能对负输入信号积分。

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。

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。

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。

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。

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。