电压频率变换器的设计
心率监测器电路
医疗保健电子产品系列技术资料心率监测器电路心率监测器(1)人的心率快慢是情绪状态、运动强度和心脏功能的客观指标之一。
但是一般人都很难时刻而准确地测出自己的心率数值。
如果将心率监测器带在身上，用心电电极将心电信号检出，经过监测器将信号处理后，使用者便能随时得知自己的心率变化情况，自我监测心率的变化状态。
心率监测器的方框图如图22-1所示，由心电电极、放大器、频率/电压变换器、电压控制门、音频振荡器及发声器组成。
图22-1心率监测器(Ⅰ)适用的心率范围是(60～160)次/分。
通过调整电路中的有关元件，在(60～160)次/分范围内可改变发声报警时的心率范围。
此心率范围的宽度设计在中心值的±20%范围内。
比如若将中心值调在100次/分外，则心率信号范围为(80～120)次/分，如果心率超出此范围的上、下限，仪器不发声，如果心率处于上述范围内，仪器则会发出心电信号声。
且该信号声的节拍与心跳的节拍相同。
如果心率正好为仪器预调范围的中心值，仪器发出信号声的频率为2200Hz，此时输出音量最大；如果心率加快了，则音调随之变高且节拍加快；心率减慢，则音调随之变低且节拍减慢。
心率加快或心率减慢时，仪器输出音量都减小。
这样，使用者就可以根据信号声的节拍、音调和响度三方面的变化，较明显地辨别自身心率的变化情况了。
该仪器因为要随身携带，所以体积要尽量小，耗电要省。
其电源电压为3V，静态电流为150μA。
心率监测器(Ⅰ)的电原理图如图22-2所示。
为便于分析，将电路分成A、B、C、D四部分。
A部分电路为心电信号放大器，由心电电极拾取的心电信号波形如图22-3所示。
其中最高幅度约为1mV左右，变化最陡的脉冲叫R波，另外还有变化较缓慢的P波及T波等。
每心跳一次就有一个R波。
心电信号从贴在人体上的电极取出，从1、3两端子(见图22-2)送到输入回路。
图22-2输入回路由RC网络组成，因时间常数取得较小，所以可将心电信号中的R波分离出来，再经过集成运算放大器(A)放大，在a点就能输出一个幅度恒定(宽度稍有变化)的脉冲序列。
高频PWMDC_DC转换器的设计_应建华
⾼频PWMDC_DC转换器的设计_应建华26卷第1期2009年1⽉微电⼦学与计算机M ICROELECTRONICS&COM PUTERVol.26No.1January2009收稿⽇期:2008-02-21⾼频PWM DC/DC转换器的设计应建华,张俊,肖靖帆(华中科技⼤学电⼦科学与技术系,湖北武汉430074)摘要:设计了⼀种基于0.6L m CM OS⼯艺的⾼频PWM升压型DC/DC转换芯⽚.采⽤恒定频率、电流模式的控制结构以提供稳定的电压.本芯⽚在XFAB公司流⽚成功,测试结果表明,芯⽚的开关频率⾼达为1.2MHz,在输⼊电压分别为3.3V、5V的情况下能稳定地分别驱动4个、6个⽩光L ED,输出电压分别为12.8V、18.6V.关键词:DC/DC转换器;电流型;脉宽调制中图分类号:T N4⽂献标识码:A⽂章编号:1000-7180(2009)1-0197-04Design of High Frequency PWM DC/DC ConverterYING Jian-hua,ZHANG Jun,XIAO Jing-fan(Department of Electro nics Science and T echnology,Huazhong U niversit y of Science and Technology,Wuhan430074,China)Abstract:A hig h frequency PWM step-up DC/DC converter w ith low power dissipation w as designed by using0.6L m CM OS process.T he chip uses a constant frequency,cur rent-mode control scheme to provide steady voltag e.T he chip taped out successfully in XFA B Company.T he testing results showed that the frequency was1.2MHz,output v oltage w as12.8V and18.6V,when driving4and6white L ED in3.3V and5V input voltag e.Key words:DC/DC converter;cur rent-mode;pulse w idth modulation(PWM)1引⾔随着⼿机、mp3、PDA等便携式消费电⼦产品的⼴泛应⽤,对供电电源提出了新的要求.为保证系统稳定、可靠地⼯作,通常采⽤DC/DC开关变换器提供⼯作电压.⽂中设计了⼀种开关频率⾼达1.2MH z、电流控制型PWM升压DC/DC开关变换器,采⽤XFAB 公司的0.6L m CM OS⼯艺流⽚成功.测试结果表明,该转换器可稳定驱动串联的4到6个⽩光LED,满⾜系统设计要求.2PWM DC/DC转换器原理分析⽂中设计采⽤⼀种恒定频率、电流模式的控制结构[1],并把功率开关管和控制电路集成到⼀起.芯⽚结构如图1所⽰.SW为开关引脚;FB为输出电压的采样反馈端;SHDN为停机引脚.芯⽚内部主要模块包括基准电压源、误差放⼤器、PWM⽐较器、振荡器、电流采样电路、RS锁存器以及驱动.图1芯⽚电路框图该芯⽚的⼯作原理:在每个振荡周期的开始时, RS锁存器被置位,导通功率管,输出电压的采样值反馈到PWM⽐较器的正向端.当采样电压超过⽐较器的负输⼊端的⽔平时,RS锁存器被复位关闭功率管.通过开关功率管占空⽐的变化,调节输出电压使其稳定.3 主要电路模块设计分析3.1 电压基准源电路在DC -DC 转换器芯⽚中,因为芯⽚的输出功率⽐较⼤,要求带隙基准源在较宽的温度范围内参考源电压波动不⼤;同时由于⼯作电源电压的范围较宽,为了保证输出电压对⼯作电源电压的不敏感性,要设计⾼电源电压抑制⽐(PSRR)的带隙基准源.⽂中设计的带隙基准源电路如图2所⽰,由启动电路、带隙核、放⼤器A 和输出级组成.图2 带隙电路图其信号结构图如图3所⽰.图3 电压基准源信号结构图其中A 1(s )是V cc 到放⼤器A 输出的传函;A 2(s)是V cc 到电压基准源输出V re f 的传函;A 3(s )是放⼤器A 的输出到电压基准源输出V ref 的传函;A 4(s)是电压基准源的输出V re f 到放⼤器A 输⼊的传函;A 5(s)是放⼤器A 的开环传函.分析可知:V ref V cc =[A 1(s)+A 2(s )A 3(S )]@A 3(S )1+A 3(s )A 4(s )A 5(s)(1)通过参数的优化可以得到在低频范围内A 2(0)约等于0,A 3(0)约等于1,A 4(0)约等于1,A 1(0)和A 5(0)的值是与放⼤器A 结构相关的.化简式(1)可得低频电压抑制⽐为PSRR (0)=V ref V cc =1+A 5(0)A 1(0)U A 5(0)A 1(0)(2)为了获得⾼电源抑制⽐,采⽤了⼀种⾃偏置有源负载运算放⼤器A,利⽤⾃偏置电流源闭环反馈改变开环电阻的特性,实现⾼开环增益.晶体管M0、M 1、M2、M 6、M7、M 8构成⾃偏置电流源,M0由n 个(W /L )的MOS 管并联组成,M 1由1个(W /L )的MOS 管组成,M2是n -1个(W /L )的MOS 管并联组成,由电路⼩信号分析可得输出电阻R out =n @r oM0.电压基准源A 5(0)和A 1(0)的表达式分别为A 5(0)=n @g mQ4@r oM0(3)A 1(0)=r oQ4/(1/g -1mM0+r o Q4)U 1(4)电压基准源的低频电压抑制⽐:PSRR (0)U ng m Q4@r oM0(5)在XFAB 公司的X C 06⼯艺下,通过优化g m Q4和r oM 0,对基准源进⾏温度特性、电压调整率和电源抑制⽐仿真,仿真曲线如图4、图5所⽰.从图中可以看到,电压基准源的温度系数是11ppm/e ;低频电压抑制⽐达到92dB .图4 电压基准源温度系数仿真曲线图5 电压基准源PSRR 仿真曲线3.2 振荡器和斜波发⽣器振荡器产⽣恒稳的、周期性时变的输出波形,作为控制功率管开关的时钟.⽂中采⽤基本的充放电振荡器电路[3],⼜称为窗⼝⽐较式振荡器[4],提供⾼达1.2MH z 的开关频率,电路结构如图6所⽰.其⼯作原理:定时电容C 在两个门限电压V A 、V B 之间来回充放电,当定时电容上的电位达到两个门限电平中的某⼀个值时,RS 触发器输出Q 发⽣翻转;然后定时电容上的电位向相反⽅向变化,当其到达另⼀个门限电平时,Q 再次翻转.如此循环,产⽣振荡.198微电⼦学与计算机2009年图6 振荡器和斜波发⽣器电路结构图斜波发⽣器利⽤电流对定时电容的充放电,在电容C 上产⽣所需的斜波信号.产⽣斜波信号的⽬的是对电路进⾏斜波补偿,防⽌在占空⽐⼤于50%的情况下出现次谐波振荡,保证系统稳定性[2].设电容充电电流为I 1,放电电流为I 2,则电容C 的充电时间t 1=V 1-V 2I 1C,电容的放电时间t 2=V 1-V 2I 2,则振荡周期C 为t =t 1+t 2=(V 1-V 2)1I 1+1I 2C (6)由于充放电电流由电压基准源的PTAT 电流产⽣,振荡周期和斜升波的斜率基本保持不变.3.3 误差放⼤器误差放⼤器的作⽤是把反馈信号V FB 与内部基准电压进⾏⽐较,把电压之差放⼤,产⽣电压环误差信号,控制PWM ⽐较器正向输⼊端的电压信号.误差放⼤器的电路如图7所⽰.图7 误差放⼤器电路图由图7可知:M1、M2、M3、M4、M 17、M0、M 8组成误差放⼤器的第⼀放⼤级;M5、M7、M 9和M 10组成误差放⼤器第⼆级放⼤器,第⼆级电路是推挽输出结构,从⽽可以增加输⼊电压跟随能⼒.NMOS 管M 11⽤于对输出电压进⾏钳位,保证了芯⽚刚上电时不会产⽣电感上电流浪涌现象.M 3和M 4构成的交叉耦合结构,引⼊了⼀个局部正反馈,提⾼了第⼀级的放⼤增益,可以计算出从M2的漏级向下看到的等效电阻为:R eq =1/(g m2-g m4)-1,当g m 2>g m4,R eq >0,等效电阻增⼤,提⾼了开环增益:A v1=gm17/(g m2-g m4).第⼆级为推挽输出结构,可计算其增益为A v2=g m7(r 07+r o10).所以整个误差放⼤器的开环增益为A v =A v1A v2=g m17g m 7(r o7+r o10)/(g m2-g m4)(7)输出级的电阻R 1和电容C 1组成系统的补偿⽹络,⽤于保证系统环路的稳定性,其产⽣了极点和零点如下:s p1=1/2P (r o7+r o10)C 1s z1=1/2P R 1C 1其中产⽣的零点s z1⽤于补偿DC -DC 转换器输出负载电阻和滤波电容形成的极点;极点s p1⽤于对开关噪声进⾏衰减[1].误差放⼤器的频率特性的仿真曲线如图8所⽰.图8 误差放⼤器频率特性仿真曲线图8是误差放⼤器的频率特性曲线,由图可见:误差放⼤器的低频增益是48dB,⾸先经历⼀个低频极点,然后出现⼀个低频零点,零点对极点进⾏相位补偿,从⽽保证了DC -DC 转换器电路在单位增益带宽内等效只有⼀个主极点,使整个环路系统稳定.3.4 功率管由于功率管是整个驱动电路的核⼼器件,因此对于功率管的版图设计直接影响到了电路的整体性能.⽂中采⽤了蛇形栅结构的功率管,蛇形栅的结构优点是:(1)结构紧凑,等效宽度⼤,占⽤⾯积⼩;(2)由于多晶硅栅在拐弯处使⽤了135度的⾛向,有效避免了90度情况下局部雪崩击穿现象的发⽣;(3)源漏⾦属接触孔呈对⾓线分布,这使得MOS 器件的击穿特性,尤其是ESD 性能得到了提⾼.4 测试结果本电路已通过流⽚验证,对芯⽚在输⼊电压为199第1期应建华,等:⾼频PWM DC/DC 转换器的设计3.3V,驱动4个LED 和输⼊电压为5V,驱动6个LED 的情况下进⾏了测试,⽤Tektronix 公司的T DS2024B 数字存储⽰波器读取了输出电压波形和SW 开关电压波形,如图9、图10所⽰.图9 V in =3.3V,驱动4个LED图10 V in =5V ,驱动6个LED从图9、图10可以看出,芯⽚的开关频率在1.2MH z 左右,输出电压稳定.在3.3V 的输⼊电压、20~50e 的环境温度下对输出电压和开关频率的温度特性做了测试,并利⽤matlab 对测试数据进⾏了曲线拟合,如图11、图12所⽰.图11 输出电压温度特性图12 开关频率温度特性测试结果表明,当温度从21e 变化到50e 时,输出电压从12.662V 下降到12.436V,开关频率从1.211MH z 上升到1.289MH z.5 结束语⽂中设计了⼀种开关频率为1.2MHz 的DC/DC 转换器,采⽤恒定频率、电流模式的控制结构以提供稳定的电压.最终的测试结果表明,该芯⽚在输⼊电压分别为3.3V 、5V 的情况下能稳定地驱动4个、6个⽩光LED,开关频率在1.2MH z 左右,输出电压分别为12.7V 、18.6V,达到系统设计要求.参考⽂献:[1]Cheung Fai Lee,Philip K T M ok.A monolithic current-mode CM OS DC-DC converter wit h o n-chip cur rent -sensing technique[J].IEEE Journal of Solid-State Cir -cuits,2004,39(1):3-14.[2]韦枫,吴⾦.基于斜波补偿的电流模式PW M DC-DC 系统稳定性分析[J].电⼦器件,2003,26(4):461-463.[3]陈光明,曹家麟,汪西川.峰值电流控制模式BOO ST DC-DC 变换器的斜波发⽣器的设计[J].上海⼤学学报,2004,10(4):357-361.[4]张科峰,林映嫣,张兢,等.具有外同步功能的窗⼝⽐较式CM OS 振荡器的设计[J].微电⼦学与计算机,2007,24(12):183-186.(下转第204页)图1局域世界较⼩的度分布⽐较图图2局域世界稍⼤的度分布⽐较图图3 局域世界不同的度分布⽐较图5 结束语⽂中在BA ⽆标度⽹络模型的基础上分析了该模型的动⼒学机制,为了更接近实际⽹络⽽对新加⼊节点的择优范围作了⼀点修改,提出了⼀个局域世界线性增长的⽹络模型,通过⽤连续介质⽅法对新模型度分布的计算和计算机模拟,得出:随着时间的不断演化,局域世界线性增长的⽹络最终将演化成度分布遵循幂律分布的⽆标度⽹络,幂律指数C =3.这对在现实世界的许多合作⽹络中如何按照不同合作⽹络的动态演化机制,建⽴具体的演化⽹络模型,识别并捕捉影响⽹络拓扑结构形成的主要因素,从⽽加深对⽹络拓扑结构及其动态变化的认识,是⼗分有参考意义的.参考⽂献:[1]张磊,姜弘道.基于校园⽹络的计算[J].微电⼦学与计算机,2007,24(9):1-3.[2]王剑,廖振松.⼀种改进的⽹格作业管理实现能[J].微电⼦学与计算机,2007,24(11):1-2.[3]Barab si A L,Alber t R.Emer gence of scaling in randomnetworks[J].Science,1999,286(5439):509-512.[4]A lbert R,Barab si A L.Statistical mechanics of complexnetworks[J].Reviews of M odern Physics,2002(74):47-97.[5]L i X,Chen G.A local w orld evolving networ k model[J].Physica A ,2003(328):274-286.[6]N ew man M E J.T he structure and function of complexnetworks[J].SIAM Review ,2003(45):167-256.[7]李守伟,钱省三.⽆标度⽹络的指数增长与动态局域世界[J].复杂系统与复杂性科学,2005(1):1-3.[8]郭进利.有向复杂⽹络的Poisson 模型[J].上海理⼯⼤学学报,2006(3):2-3.[9]刘美玲,王仲君.择优选择节点构成的复杂⽹络模型研究[J].系统⼯程与电⼦技术,2006(4):2-3.[10]Deng K E,T ang Y.G rowing netwo rks based on themechanism of addition and deletion[J].Chin.phys.L ett.,2004(21):1858-1860.[11]Bianconi G ,Barabasi A L.Bose -Einstein condensationin complex netw orks[J].Phys.Rev.L ett.,2001(86):5632-5635.作者简介:刘浩⼴男,(1975-),硕⼠研究⽣.研究⽅向为复杂⽹络.蔡绍洪男,(1958-),教授,博⼠⽣导师.研究⽅向为介观量⼦涨落、⾮线性物理、复杂性理论、⾃组织理论.(上接第200页)作者简介:应建华男,(1954-),硕⼠,副教授.研究⽅向为数模混合集成电路.张俊男,(1981-),硕⼠研究⽣.研究⽅向为数模混合集成电路.肖靖帆男,(1983-),硕⼠研究⽣.研究⽅向为数模混合集成电路.。
DCDC变换器的设计方案
DC-DC变换器的设计方案一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制设计方案一、设计任务：设计一个将220VDC升高到600VDC 的DC-DC变换器。
在电阻负载下，要求如下：1、输入电压U=220VDC，输出电压u=600VDC。
2、输出额定电流|;:=2.5A，最大输出电流Iomax=3Ao3、当输入山在小范围内变化时，电压调整率SV W2%（在匕=2.5A时）。
4、当|<在小范围你变化时，负载调整率SI W5%（在||=220VDC时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率n±90%o6、输出噪声纹波电压峰-峰值U t）pp<1V（在Ui=220VDC,u=600VDC,［（=2・5A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在3A o8、设计相关均流电路，实现多个模块之间的并联输出。
二、设计方案分析1、DC-DC升压变换器的整体设计方案主电路图1DC-DC变换器整体电路图如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示，该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成；开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统，是相对输出电压的自动调整。
控制电路单元以SG3525为核心，精确控制驱动电路，改变驱动电路的驱动信号，达到稳压的目的。
2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为DC600V降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。
图2(a )DC-DC变换器主电路图2(b )DC-DC 变换器主电路图2(a )是升压式DC-DC 变换器的主电路，它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成；图1(b )是用matlab 模拟主电路 DC220V出的升压式DC-DC变换器的主电路图。
电压频率(VF)变换器.
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？
Boost变换器工作原理与设计
选择磁芯材料
根据工作频率和电感值， 选择合适的磁芯材料，以 确保电感的性能和效率。
确定线圈匝数
根据电感值、线圈直径和 磁芯材料，计算线圈匝数， 以获得所需的电感性能。
二极管选择
1 2
选择合适的二极管类型
根据工作电压、电流和开关频率，选择合适的二 极管类型。
确定额定电流和电压
根据最大输出电流和电压，选择二极管的额定电 流和电压。
重要性
Boost变换器在许多应用中都非 常重要，如分布式电源系统、电 动汽车和可再生能源系统等。
Boost变换器的历史与发展
历史
Boost变换器最初在20世纪80年代 被提出，随着电力电子技术和控制理 论的不断发展，其性能和效率得到了 不断提高。
发展
目前，Boost变换器已经广泛应用于 各种领域，并且随着新能源和电动汽 车的快速发展，其需求和应用前景仍 然非常广阔。
当开关管关断时，电感释放所 储存的能量，通过二极管和输 出电容向负载提供电流，同时 输出电压逐渐升高。
通过控制开关管的通断时间， 可以调节输出电压的大小。
电感的作用
电感在开关管导通时 储存能量，在开关管 关断时释放能量。
电感的值决定了输出 电压的大小和开关频 率。
电感的作用是调节电 流和维持输出电压的 稳定。
小型化
随着电子设备的小型化和集成化，减小Boost变换器的体积成为 未来的重要发展方向。
智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，实现Boost变换器的智能化 控制和远程监控成为未来的重要发展方向。
THANKS
感谢观看
02
Boost变换器的工作原理
工作原理概述
Boost变换器是一种DC-DC转换 器，用于提高直流电压。
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
智能测控系统设计PPT课件
电流放大
XTR110范围选择
智 能 测 控 系 统 设 计
3.7 电压频率变换器（V/F）
1.基本原理
智 能
2.电压频率变换器AD650
测
控 系
3.电压频率变换器AD652
统
设
计
基本原理：电荷平衡转 换法
复位状态：开关在S端， 对应单稳态正脉冲(暂 态)，电容积累电荷。
qc= ucCint=(IRiI)TR
智 能 测 控 系 统 设 计
AD
210
应
用
示 智能例
测 控 系 统 设 计
光电耦合隔离放大器
ISO100
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100主要技术指标
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100应用示例
精密电桥隔离放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
3．2 仪器放大器
高精度差动放大器，输入阻抗高，共模抑制 比大，输入失调电压、电流小，输入偏置电 流小，温漂小，时漂小。
智 能
1. 工作原理
测
2. AD522精密集成仪器放大器
控
系
3. AD521精密集成仪器放大器
统 设
4. AD620低价格低功耗仪器放大器
计
5. AD626低价格单电源仪器放大器
6. LM363精密仪器放大器
工作原理
智 能 测 控 系 统 设 计
G=(1+2R1/RG) RS/R3
AD522精密集成仪器放大器
kp
但衰减差。
1(/0)2n
，带通特性平坦，
智 能 测 控 系 统
切比雪夫滤波器： H()
kp
，为常数，
传感器中的电压电流、电压频率变换的实现.
传感器中的电压/电流、电压/频率变换的实现传感器中的电压/电流、电压/频率变换的实现类别：传感与控制随着电子技术和计算机技术的迅速进步，工业自动化得到了快速发展，而在工业控制领域，检测传感器件起着越来越重要的作用，各种先进的传感器正在大量应用。
但是很多传感器只提供４～２０ｍＡ或者０～５Ｖ的直流模拟信号输出，而我国煤矿使用的煤矿安全监测系统大部分只允许接入１～５ｍＡ或者２００～１０００Ｈｚ的模拟信号，所以在一般工业现场使用的传感器要实现在煤矿的应用，除了考虑防爆因素外，还必须进行输出模拟信号的转换。
这种输出信号的转换如果购买专用的转换设备，不仅价格高，使用也不是很方便。
实际上自己设计制作一些转换电路也可以方便的实现所需性能，下面就介绍两种实用的电压／电流、电压／频率转换电路的设计和原理。
１电压／电流转换电路电压／电流转换即Ｖ／Ｉ转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。
Ｖ／Ｉ转换原理如图１。
由图１可见，电路主要元件为一运算放大器ＬＭ３２４和三极管ＢＧ９０１３及其他辅助元件构成，Ｖ０为偏置电压，Ｖｉｎ为输入电压即待转换电压，Ｒ为负载电阻。
其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压输入信号与反相端电压Ｖ－进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，ＢＧ９０１３的射级电流Ｉｅ作用在电位器Ｒｗ上，由运放性质可知：Ｖ－＝Ｉｅ·Ｒｗ＝（１＋ｋ）Ｉｂ·Ｒｗ（ｋ为ＢＧ９０１３的放大倍数）流经负荷Ｒ的电流Ｉｏ即ＢＧ９０１３的集电极电流等于ｋ·Ｉｂ。
令Ｒ１＝Ｒ２，则有Ｖ０＋Ｖｍ＝Ｖ＋＝Ｖ－＝（１＋ｋ）Ｉｂ·Ｒｗ＝（１＋１／ｋ）Ｉｏ·Ｒｗ其中ｋ》１，所以Ｉｏ≈（Ｖｏ＋Ｖｉｎ）／Ｒｗ。
由上述分析可见，输出电流Ｉｏ的大小在偏置电压和反馈电阻Ｒｗ为定值时，与输入电压Ｖｉｎ成正比，而与负载电阻Ｒ的大小无关，说明了电路良好的恒流性能。
电力电子毕业设计题目
电力电子毕业设计题目电力电子毕业设计题目电力电子是电气工程中的一个重要分支，它研究如何将电能转换、控制和调节，以满足不同电力系统的需求。
电力电子在现代社会中扮演着重要的角色，广泛应用于电力传输、工业控制、交通运输、可再生能源等领域。
在电力电子的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节，它旨在培养学生的实践能力和解决问题的能力。
本文将探讨几个电力电子毕业设计题目，以供参考。
1. 变频调速系统设计变频调速系统是电力电子领域的重要应用之一，它通过改变电机的供电频率来实现电机的调速。
设计一个变频调速系统，可以涉及到功率电子器件的选择、控制策略的设计以及系统的稳定性分析等方面。
在设计过程中，可以选择不同类型的电机，如感应电机、永磁同步电机等，并根据实际需求选择合适的功率电子器件和控制算法。
通过对系统的建模和仿真，可以评估系统的性能和稳定性。
2. 电力电子变换器设计电力电子变换器是电力电子系统中的核心部件，它实现了电能的转换和控制。
设计一个电力电子变换器可以涉及到拓扑结构的选择、电路参数的设计以及控制策略的制定等方面。
在设计过程中，可以选择不同类型的变换器拓扑，如单相桥式变换器、三相桥式变换器等，并根据实际需求选择合适的电路参数和控制策略。
通过对变换器的建模和仿真，可以评估变换器的性能和效率。
3. 电力电子应用于可再生能源系统可再生能源系统是未来能源发展的重要方向，电力电子在可再生能源系统中起着至关重要的作用。
设计一个电力电子应用于可再生能源系统的毕业设计，可以涉及到可再生能源的发电、储能和逆变等方面。
在设计过程中，可以选择不同类型的可再生能源，如太阳能、风能等，并根据实际需求选择合适的电力电子器件和控制策略。
通过对系统的建模和仿真，可以评估系统的性能和可靠性。
4. 电力电子在电力传输中的应用电力传输是电力系统中的重要环节，电力电子在电力传输中的应用可以提高传输效率和稳定性。
设计一个电力电子在电力传输中的毕业设计，可以涉及到输电线路的电压控制、无功补偿和谐波抑制等方面。
电力电子设计报告 三相电压型交直交变频器设计与仿真
电力电子课程设计报告设计题目三相电压型交直交变频器设计与仿真指导老师设计者专业班级学号摘要目前国际形势纷乱复杂、能源危机日益突出，能源瓶颈已经逐渐成为了制约国民经济持续发展的主要因素之一，迫切需要提高工农业生产中的能源利用率。
本课程设计正是基于目前我国交流电气传动系统的现状，设计了一台电压源型通用变频器。
随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流变频调速技术得到了迅速发展，其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽泛的调速范围，完善的保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利。
因此，研究交—直—交变频调速系统的基本工作原理和作用特性意义十分重大。
本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
使用Matlab/Simulink搭建交—直—交变频调速系统的仿真模型，通过试验对该交—直—交变频器的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频器的影响有了一定的了解。
关键词：交—直—交变频，整流，逆变，simulink仿真，谐波目录摘要 .................................................................................................................... I I 第1章绪论. (5)1.1课程设计的目的 (5)1.2课程设计的任务与要求 (5)1.3课程设计的内容 (5)1.4控制方式 (6)1.5M ATLAB的原理应用及S IMULINK仿真 (7)第2章三相电压型交直交变频器的组成及基本原理 (8)2.1三相电压型交直交变频器的基本构成 (8)2.2交直交变频器的工作原理 (10)2.3使用变频器要注意的问题 (11)2.4交直交变频的基本工作特性 (11)2.5PID控制器的参数整定 (11)第3章主电路设计及仿真 (12)3.1设计方案 (12)3.2主电路结构原理图 (13)3.3电路类型选择依据 (13)3.4整流器的工作原理及设计 (14)3.4.1 整流器的基本工作原理 (14)3.4.2 整流元件的选择 (16)3.4.3 电抗器参数计算 (16)3.4.4 整流器的设计与仿真 (16)3.5逆变器的工作原理及设计 (21)3.5.1 逆变器的基本工作原理 (21)3.5.2 逆变器的设计与仿真 (24)3.5.3 PI控制电路的设计与仿真 (28)3.5.4 PWM波的产生设计与仿真 (30)第4章驱动保护电路的设计 (33)4.1过电压保护： (33)4.2过电流保护 (34)4.3IGBT驱动电路 (34)4.4触发电路选择与设计 (35)第5章综合设计与仿真 (37)5.1.1 交直交变频器模型 (37)5.1.2 检验是否满足性能指标的要求。
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。
电压频率转换电路原理
电压频率转换电路原理
电压频率转换电路是一种可以将输入电压频率转换为其他频率的电路。
其原理主要有两种：
1. 通过频率的变换器件：使用变压器或者电子器件如频率变换器、振荡器等，将输入电压的频率转换为所需的输出频率。
2. 通过数字控制电路：利用数字控制技术，将输入的模拟信号转换为数字信号，然后通过数字信号处理器(DSP)或者微控制
器进行频率转换，并将转换后的数字信号再次转换为模拟信号输出。
需要注意的是，电压频率转换电路除了转换频率外，还需要考虑转换后的电压波形、电流能力、电压调节精度等要求。
因此，在设计电压频率转换电路时需要综合考虑电路的可靠性、功率损耗、成本等因素。
毕业设计(论文)-DC-DC变换器电路设计及仿真
1.1 研究背景
在人们的生活中，电力已成为与生产生活息息相关的一部分，在各个场合，人们都需要各式各样的电力来为其服务，然而并不是所有的电力都能在一开始就能满足需要，于是就要求有电力变换的过程。在电子设备领域中，通常将整流器称为一次电源，而将DC/DC变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成安全的直流电源。目前，在电子设备中用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源通过MOSFET或IGBT实现高频工作，开关频率一般控制在50kHz～100kHz范围内，实现高效率和小型化。电子设备中所用的集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同,在电子供电系统中，采用高功率密度的高频DC/DC隔离电源模块,从中间主线电压变换成所需的各种直流电压，可以大大减小损耗、方便维护,且安装和增容非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因为电子设备容量的不断增加，其电源容量也将不断增加。
负载电流平均值I=Ud/R（2-2）
电流断续时，Uo平均值会被抬高，一般不希望出现
斩波电路三种控制方式
a脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变，调节ton，应用最多
b频率调制或调频型——ton不变，改变T
c混合型——ton和T都可调，使占空比改变
图2-1降压斩波电路的原理图及波形
a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形
1.2 课题意义
(1)DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
电压控制型Boost变换器的PID补偿器分析与设计
电压控制型Boost变换器的PID补偿器分析与设计沈方健1，冉华军1，余益2，张展鹏1（1.湖北省微电网工程技术研究中心（三峡大学），湖北宜昌443000；2.国网湖北省电力有限公司检修公司，武汉430050）摘要：针对典型的Boost变换器，为使整个电路有更好的动态性能和静态性能，需对控制网络进行补偿设计。
以Boost变换器开关管开通和关断状态列写状态方程，建立小信号模型分析控制环路的幅频特性和相频特性，通过定量计算得出PID补偿器的参数，使变换器存在足够的相位裕度和所需穿越频率，保证系统稳定工作，并通过仿真验证了设计的正确性。
关键词：Boost变换器；PID补偿器；环路设计；稳定性中图分类号：TM131文献标志码：A文章编号：1671-8887（2021）03-0040-05DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2021.03.010Analysis and Design of PID Compensator forVoltage Controlled Boost ConverterSHEN Fangjian1,RAN Huajun1,YU Yi2,ZHANG Zhanpeng1(1.Hubei Micro-grid Engineering Technology Research Center(China Three Gorges University),Yichang443002,China;2.State Grid Hubei Maintenance Company,Wuhan430050,China)Abstract:For the typical Boost converter,in order to make the whole circuit have a better dynamic performance and static performance,the entire control loop needs to design compensator.The state equation of the Boost converter is established to analyze its small signal model and to build the Bode diagram of the loop gain amplitude-frequency characteristic and phase-frequency characteristic in continuous conduction mode.The parameters of the PID compensator are obtained by the quantitative calculation,so that the converter has sufficient phase margin and the required crossing frequency to ensure the stable operation. Finally,the correctness of the design is verified through the simulation.Key words:Boost converter;PID compensator;loop design;stability引言随着电力电子技术的日益发展，DC-DC变换器已经运用在了民用、军用等领域。
升压式DC／DC变换器的研究与设计
升压式DC／DC变换器的研究与设计李亚雄摘要如今，随着手机、相机以及平板电脑等各种便携式数码电子产品的快速发展和市场的不断扩大，电子产品扮演着人们日常生活中举足轻重的地位。
电源管理芯片，作为整个电子系统中不可或缺的组成部件，其发展和需求量都得到了迅猛增加。
由于具有转换效率高、小体积是等特点，DC/DC变换器被广泛应用于各种便携式电子产品中。
本文通过分析和研究DC/DC 变换器的三种基本的拓扑结构和工作原理，设计了一款升压式DC/DC变换器。
该升压式DC/DC变换器的输入电压范围为2.7 V-5.5 V，可应用于锂离子电池供电的各种便携式电子产品中，稳定输出电压高达18 V，最大负载电流可达200 mA。
电路调制采用电压控制PWM方式，内建振荡器的频率为1.5 MHz。
为提高系统效率采用同步整流技术。
并且研究了升压型变换器的模型建立，设计了欠压锁定、过温关断等保护电路提升了系统的稳定性。
本文完成了带隙基准电压源、LDO稳压器、PWM比较器、误差放大器、钳位电路、振荡器、系统补偿电路等DC/DC变换芯片控制电路的子模块的设计。
电路基于0.35 μm BCD6S 工艺，使用Cadence Spectre仿真工具完成了系统的仿真验证。
仿真结果表明本文设计的升压式DC/DC变换器切实可行，各项性能均能达到设计目标。
关键词：DC/DC变换器；升压式；设计；仿真；1 引言日常使用的便携式电子产品需要多种电压，但是这些产品通常只能由一组电池供电，所以其必须通过DC/DC 变换器供给所需要的各种直流电压。
依据输入电路与输出电路的之间关系，DC/DC变换器可分为升压型(Boost)、降压型(Bulk)，升压-降压型(Boost-Bulk)和反相型(CuK)DC/DC变换器[1]。
Boost 型DC/DC变换器技术尤其是数控Boost 型DC/DC变换器技术是一门实践性非常强的工程技术，其应用服务于各行各业。
如今Boost 型DC/DC变换器技术融合了电子、系统集成、电气、材料和控制理论等诸多学科领域。
毕业设计-电压频率变换器设计
模拟电子技术基础课程设计(论文) 电压/频率变换器院（系）名称电子与信息工程学院专业班级电子131班学号学生姓名指导教师起止时间：2015.7.6—2015.7.19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：电子信息工程摘要本次课程设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，使积分电路能随外加电压的不同而产生不同频率的锯齿波，故采用LM324集成放大器构成的积分器作为输入电路。
积分器的输出信号去控制由LM324集成放大器构成的电压比较器（迟滞比较器），电压比较器（迟滞比较器）的输出信号返回到积分器，可得到矩形脉冲输出，输出频率与输入电压基本呈线性关系，满足输出信号频率的大小与输出电压的大小成正比，即fo ∝Vi。
Vi 变化范围：0～10 ，fo变化范围：0～10kHz。
由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一域值时，电容C 再次充电。
由此实现Vi 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。
放大器的所需的直流稳压电源采用串联反馈式稳压电路，该电路的输出电压值范围可调。
熟练掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。
本系统采用Multisim仿真软件进行仿真测试。
在保证功能的前提下控制器件成本。
采用单面印制电路板对整体电路进行合理的布线，并进行焊接与调试。
输出信号均达到设计要求且稳定工作。
关键词：锯齿波；电压比较器；充放电；积分器目录第1章绪论 (1)1.1 电压/频率变换器的发展概况 (1)1.2本文研究内容 (1)第2章电压/频率变换器总体设计方案 (2)2.1 电压/频率变换器设计方案论证 (2)2.2总体设计方案框图及分析 (2)第3章电压/频率转换器单元电路设计 (3)3.1电压/频率变换器具体电路设计 (3)3.1.1 直流稳压电源电路设计 (3)3.1.2 同相输入迟滞电压比较器电路设计 (3)3.1.3积分器电路设计 (5)3.2 元器件型号选择 (6)3.3 参数计算 (6)3.4 电压/频率变换器总体电路图 (8)第4章锯齿波发生器电路仿真与调试 (9)4.1 Multisim仿真与调试 (9)4.2 仿真结果分析 (11)第5章电压/频率变换器实物制作 (12)5.1 电压/频率变换器电路焊接 (12)5.2电压/频率变换器电路作品 (12)第6章作品测试与数据分析 (13)第7章总结 (14)参考文献 (15)附录I (16)附录II (17)第1章绪论1.1 电压/频率变换器的发展概况随着电子技术的快速发展，电子产品的功能日益强大，与人们日常生活的联系日益紧密。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械与电子工程学院课程设计报告课程名称模拟电子技术课程设计设计题目电压频率变换器所学专业名称电气信息类班级电类114班学号**********学生姓名王*金指导教师汪*2012年12月23日机电学院模拟电子技术课程设计任务书设计名称：电压频率转换器学生姓名：王*金指导教师：汪*起止时间：自2012 年12 月10 日起至2012 年12 月25 日止一、课程设计目的1).熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;2).了解电压平频率转换器主体电路的组成及工作原理;3).学习电路中基本电路的应用以及单稳态触发器等综合应用。
二、课程设计任务和基本要求设计任务：1）.熟悉和应用比较器的构成及设计方法，尤其是迟滞比较器的应用。
2）.熟悉和应用积分器的构成和设计方法，了解电容在其中的工作原理。
3）.熟悉和简单应用二极管作电子开关的构成和设计方法。
4）.熟悉迟滞比较器与积分器之间的波形转换。
5）.熟悉掌握运用multisim画图、调试和仿真。
基本要求：1).有明确的设计方案使操作简便易行。
2）.设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波，包括：积分器；电压比较器。
3）.输入为直流电压0-10V。
4）.输出为f=0-500Hz的矩形波。
5).按规定格式写出课程设计报告书。
机电学院模拟电子技术课程设计指导老师评价表目录摘要和关键词 (1)第一章设计指标 (2)1.1 设计指标 (2)◆ 1.1.1设计内容 (2)◆ 1.1.2设计要求 (2)第二章系统设计原理及内容 (2)2.1 设计思想 (2)电压/频率转换器原理框 (2)第三章电路各模块方案设计 (3)3.1 积分器的设计方案 (3)3.2比较器的设计方案 (4)◆ 3.2.1电压比较器 (4)◆ 3.2.2过零比较器 (5)3.3单稳态触发器 (6)3.4低通滤波器 (6)3.5模块的整合 (7)◆ 3.5.1 电压/频率 (7)◆ 3.5.2 频率/电压 (7)第四章结束语 (8)4.1心得体会 (8)元件清单 (9)参考文献 (9)摘要和关键词摘要：本实验是对信号的产生、处理及变换功能电路的设计，在实际生产和操作中有这广泛的应用。
本设计是在大二学生学习完《电路》、《电子线路（线性部分）》《信号与系统》等专业课程之后进行的，具有可操作性和应用性，学生能够独立完成。
电路信号的转换已经在电子领域中广泛应用，如：采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D（模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。
可以从本实验中学习到更多的电路设计的方法，激发学生的设计兴趣和激情，为以后的学习和工作打下良好大的基础。
关键词：电压比较电路; V/f; f/V; 电路设计第一章设计指标1.1 设计指标1.1.1设计内容：小信号（100mv）v/f变换1.1.2设计要求：1）输入0～100mv小信号电压线性变换成0～10KHz频率输出；2）设计精度1‰，既误差不超过10Hz；3）输出波形（脉冲波），脉冲宽度tw=20～40μs。
第二章系统设计原理及内容2.1 设计思想电压/频率转换器的输出信号f0与输入电压V的大小成正比，输入控制电压为直流电压。
利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的震荡频率，故可以采用积分器作为输入电路。
积分器的输入信号去控制电压比较器，从电压比较器6号引脚输出为矩形脉冲信号，从积分器的6号引脚输出为三角波信号，两者频率相同。
将输出信号的电平通过回路，反馈到积分器，控制积分电容放电，同时运用二极管的单向导电性，做成电子开关，当积分器的电容放电到一点数值时，开关二极管作用，电源给电容充电。
这样就构成了一个电容反复充电、放电的过程，电路震荡产生波形，并且输入电压的大小决定了电容的充放电的速度，从而进行输出波形频率的改变，达到设计目的。
电压/频率转换器原理框图如下，图1、2：图1 电压频率转换器原理图图2 频率/电压转换器原理图第三章 电路各模块方案设计3.1 积分器的设计方案基本设计方案如下方图3图3 积分电路积分电路是实现波形变换、滤波等信号处理功能的基本电路，它可以将周期性的方波电压变换为三角波电压。
当T 导通时，积分电路的等效电路如图4所示，集成运放A 同相输出端的电位为图4 积分电路的等效电路41113413p R u u u R R =•=•+ 反相输入端电位11P N u u =。
积分电路的输出电压为()()0101121311t u t t u C R u o o +-⎪⎭⎫⎝⎛-•-= 当T 截止时，积分电路的等效电路如图5所示，Up1、Un1不变，仍为3/1u 。
积分电路的输出电压为R2U1UA741CD32476511/3U1Uo1R1图5 积分电路的等效电路积分电路输出波形如下：图6 积分电路输出波形()()()()11121`21111211211321311t u t t u C R R t u t t u u C R R u o o o +-•+-=+-⎪⎭⎫ ⎝⎛-•+-=3.2比较器的设计方案3.2.1电压比较器如下方图7图7 电压比较器比较器的输出电压通过反馈网络加到同相输入端，形成正反馈，待比电压V1较加在反相输入端。
比较器虽然有闭合环路，但由于该环路引入的是正反馈，电路增益更高，运放依然属于开环工作。
在实际运用中，利用迟滞特性可以有效地克服噪声和干扰的影响。
例如，在过零检测器中，若是如正弦电压上叠加噪声和干扰，则由于零值附近多次过零，输出就会出现错误阶跃。
采用迟滞比较器，只要噪声和干扰的大小在迟滞宽度内，就不会引起错误的阶跃。
A2构成的是反相输入的滞回比较器，其输出电压Uo 决定于由R7和稳压管Dz 组成的限幅电路，输出高电平V U U OH 62=+=，输出低电平V U U OL 62-=-=，阈值电压TH U 为Z WTH U R R R R U •++±=±655，当Rw 的滑动端在最左端时，V U TH 3±=±；当滑动端在左右端时，V U TH 4.2±=±。
3.2.2过零比较器图8图8 过零比较器过零比较器的工作原理是将输入信号与0V 地电压进比较来判定输出是高电平还是低电平，例如反相输入端输入的过零比较器在输入正弦信号时，在正弦波的正半周时输出为低电平，而在正弦波的负半周时输出为高电平。
这样就把正弦波变成矩形波了，当然它还可以将三角波等波形变换为矩形波。
3.3单稳态触发器基本设计方案如下方图9图9 单稳态触发器1.单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。
2.在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。
3.由于电路中RC 延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC 的参数值。
3.4低通滤波器基本设计方案如下方图10图10 低通滤波器对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。
当使用在音频应用时，它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。
低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss 滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acoustic barriers）、图像模糊处理等等，这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。
低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（moving average)所起的作用；低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。
3.5模块的整合3.5.1 电压/频率如图11所示为电压/频率转换电路。
功能是将直流电压转换成频率与其幅值成正比的矩形波，即用输出矩形波的频来表示输入直流电压的大小，故电路完成了模拟量到数字量的转换。
由于输出电压频率收到输入直流电压的控制，故也称之为压控振荡器。
图11 电压/频率转换电路3.5.2 频率/电压如图12图12 频率/电压转换电路第四章结束语4.1心得体会通过这次的课程设计，加强了我的动手能力，提高了我的运用知识解决问题的能力。
在本次课程设计中我做的题目是：电压频率转换电路的设计。
在整个方案设计中，我运用了模拟电子的相关知识，包括：积分器、迟滞比较器等模块电路。
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。
没有知识是从天而降的，没有获得不需要付出。
是的，我这学期学习了《模拟电子技术基础》的知识，但是知识繁多，在课堂上不能一一弄懂、弄精，这一次的课程设计给了我机会，让我更加深刻的对模电知识有了深刻的学习和认识。
在我拿到题目时，当时我觉得这题目很简单，没有什么大不了的，不就是一个电压频率的转换器带电路嘛，还能难住我？但在这两个星期的设计过程中，我面红耳赤，惭愧的无地自容，刚开始我连积分器如何使用，如何与比较器进行耦合构成压控振荡器的这样的知识都不了解！再后来我静下心来决定好好的学习学习，亡羊补牢，为时不晚啊。
我去了图书馆进行资料的查阅，整整一天什么事都没有做就在图书馆四楼理工阅览室查阅资料。
随着我研究、思考的深入，对不明白的原理和方法渐渐的弄清楚之后，我开始了电路图的设计，心理不免有点小小的成就感。
可在设计的过程中有出现了新的问题：能够设计出无源的方波振荡器，可就是如何加入电源，使之成为一个压控振荡器呢！我又一次的进入了迷茫之中……继续图书馆查阅资料，随着思考的越来越深入，突然在一天午觉时，终于有了顿悟：对，做一个开关，导通时电容放电，不导通时，电容充电，而电容的充电速度的快慢将直接控制输出方波的频率的改变，同时电容的充电速度直接由外接电源来解决！想到这里，我的整个设计思路和框图已经完全出来，万事具备就欠东风啦！我无比的兴奋、激动，为我自己感到高兴，成就感油然而生……接下来就进入了电路图的绘制阶段，值得庆幸的是在这次课程设计之前，我就已经学会了使用电子绘图和仿真软件multisim。
在绘图和仿真阶段，进行的相当的顺利，对电阻和电容数值的调试也是很顺利的。
设计过程如一条蜿蜒曲折的小径，你永远不知道下一个拐弯后有什么等待这你。
这一次的课程设计的全过程，让我体会到的是设计的艰辛，但更多的是在设计过程中发现问题、解决问题的喜悦，我开始越来越喜欢上电子设计了。
元件清单1).多功能电子电路试验箱2).3V稳压二极管3).普通二极管4).三极管5).各种电阻6).电容7).UA741CD8).LM555CM9).12V直流电源等等参考文献【1】谢嘉奎主编，电子线路线性部分（第四版），高等教育出版社，1999【2】翁飞兵陈棣湘主编，电子技术实践教程，国防科技大学出版社，2003【3】毕满清主编，电子技术实验与课程设计，机械工业出版社， 2006【4】何光明主编，电子技术基础（模拟部分），清华大学出版社， 2004【5】李万臣主编，模拟电子技术基础设计仿真编程与实践，哈尔滨工业大学出版社，2005【6】彭介华主编，电子技术课程设计指导，高等教育出版社， 1996【7】编写委员会，中国集成电路大全，国防工业出版社， 1985。