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。

（2）vi变化范围为0～10V。

（3）fo变化范围为0～10kHz。

（4）转换精度<1%。

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；

二．设计思路

这个电路主要是有积分器，单稳态触发器，电子开关和恒流电路组成。具体原理框图如下：

该方法是采用积分器和单稳态触发器组成的电压频率交换器，通过电子开关实现对电路工作的控制。三．单元电路设计

3.1积分器的设计：

积分器采用集成运算放大器和RC组件构成的反向输入积分器。具体电路如下：

图3.1.1 积分器设计

3.2单稳态触发器的设计

单稳态触发器采用555定时器构成的单稳电路，单稳态触发器具体有下列特点：第一、在外来触发脉冲的作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第二、它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第三、暂稳状态维持一段时间后，将自动返回单稳定的状态。暂稳状态时间的长短，与触发器脉冲无关，仅仅决定于电路本身的参数或者电路阀值电压以外接R、C参数有关，单稳态触发器输出脉冲宽度T

仅决定于定时元件R、C

W

的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便的调节T

。采用积分器作为输入

W

电路，积分器是输出信号去控制单稳态触发器，那样就可以得到矩形脉冲输出。单稳态触发器在数字系统和装置中，一般定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。

图3.2.1 单稳态触发器的设计

3.3电子开关的设计

电子开关的设计采用开关三级管接成反向器的形式，一方面当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通

。具体并且输出近似等于0，另一方面当触发器输出低电平时，三级管处于截止状态，其输出近似等于+V

cc

电路如下：

图3.3.1 电子开关的设计

3.4恒流源电路的设计

恒流源时输出电流保持恒定的电流源，而理想的恒流源应该具有以下的特点：第一、不因负载变化而变化；第二，不因环境温度变化而变化；第三、内存可以为无限大（以使其电流可以全部流到外面）。基本的恒流电路主要是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出恒定电流。恒流源电路具有输出电流恒定、温度稳定性好、直流电阻很小但等效交流输出电阻却很大的特点。恒流范围大致1uA-2uA。它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载以提高放大倍数，并且在差动放大电路和脉冲产生电路中也得到了广泛的应用，在本题目就是用于脉冲产生电路。恒流源采用开关三级管T和稳压二极管Dz等组件构成的，其具体的电路下图所示当V为0 时，D3，D4截止，D2就导通，所以积分电容就通过三极管T放电，当V等于1V时D3，D4导通，D2就截止，输入信号对积分电路充电。在单稳态触发器的输出端就得到矩形脉冲。

图3.4.1 恒流源电路的设计