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

学生姓名：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、土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、电压一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

E付：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（土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（VF。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 , H ；

®原理图输S黯眼波形翁

电ft平枪氐电压-频率转换电路的原理框图及波形分析当uO=UO时，S闭合，当uO=U。时，S断开。

当uO=U。时，S断开，积分器对输入电流il积分，且iI=uI/R , uO1随时间逐渐上升；当增大到一定数值时，从UOLM变为UOH使S闭合，积分器对包流源电流I与il的差值积分，且I与il的差值近似为I , uO1随时间下降；因

为所以uO1下降速度远大丁其上升速度；当uO1减小到一定数值时，uO从UO成变为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。

由丁T1>>T2振荡周期T Q T1。ul数值愈大,T1愈小，振荡频率f愈高，因此实现了电压-频率转换，或者说实现了压控振荡。

电荷平衡式电路：电流源I对电容C在很短时间内放电的电荷量等丁il在较长时间内充电的电荷量。

方案二、复位式电路：

电路组成：

复位式电压-频率转换电路的原理框图如图所示，电路由积分器和单限比较器组成，S为模拟电路开关，可由三极管或场效应管组成。

工作原理：

设输出电压uO为高电平UOH寸S断开，uO为低电平UOL寸S闭合。当电源接通后，由丁电容C上电压为零，即uO1=Q使uO=UOHS断开，积分器对uI 积分，uO1逐渐减小；一旦uO1过基准电压UREF uO将从UO成变为UOL导致S闭合，使C迅速放电至零，即uO1=0从而uO将从UOLK变为UOH S乂断开，重复上述过程，电路产生自激振荡，波形如图(b)所示。uI愈大，uO1从零变化到URE所需时间愈短，振荡频率也就愈高比较两方案可知，电荷平衡式电路的满刻度输出频率高，线性误差小，精度

高，且电路简单、元器件较常见、能容易获得。故采用方案 三、单元电路设计与参数计算

（一）土 12V 直流稳压电源 根据其设计流程图：

采用桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路，原理图如下:

W7S12

直流电源四个组成部分分析:

1、电源变压器。

其电路图如下：

由丁要产生土 12V 的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压 u2应大于

电荷平■衡式电路

V £ O H 20 }

一、

电源 变压器 整掀 电路

■ 1*0 ■

/vv\

2\ 33O0U F

U.47uF lu? 220uF

T V

500^

_L

24V,由现有的器材可选变压后副边电压u2为15V的变压器

2、整流电路。

其电路图如下：

桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据

变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

3、滤波电路。

其电路图如下:

滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。

电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋丁平滑。

滤波电路输出电压波形如下:

4、稳压电路。

我们知道，三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。调成管决定输出电压值。由丁本课程设计要求土12V的输出电压，所以我们选用7812和7912的三端稳压管

（二）积分器

积分电路的输入电压Ui和输出电压Uo的波形。由丁r >>tp,电容缓慢充电，其上的电压在整个脉冲持续时间内缓慢增长，当还未增长到趋丁稳定值时，脉冲已告终止（t=t1 ）。以后电容经电阻缓慢放电，电容上电压也缓慢衰减。在输出端输出一个锯齿波电压。时间常数T 越大，充放电越是缓慢，所得锯齿波电压的线性也就越好。

从波形上看，u2是对u1积分的结果。因此这种电路称为积分电路。在脉冲电路中，可应用积分电路把矩形脉冲变换为锯齿波电压，作扫描等用。