頻壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計調(diào)試總結(jié)報告

頻壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計調(diào)試總結(jié)報告

頻壓轉(zhuǎn)換器歷經(jīng)倆月終于做好了，做工程和在學(xué)校做實(shí)驗(yàn)的差距實(shí)在太大了，這是我做完這個項目后最深的體會。

畫PCB板的時候要考慮線路的走向，電源線，信號線，地線必須走向合理，有的甚至還要加粗等等，這是我以前在學(xué)校沒見到過的，以前在學(xué)校的時候線路走通就可以了。還有就是參數(shù)的匹配問題，必須嚴(yán)格按照規(guī)定去算，稍微有點(diǎn)區(qū)入就對信號造成很大的影晌。通過做這個項目使我對工程有一個全新的認(rèn)識。頻壓轉(zhuǎn)換就是對AD650芯片電荷平衡的應(yīng)用：

通過輸入占空比50%的方波0到3KHZ得到電壓0到3V。

CINT和Cos這是這個電路中的倆個關(guān)鍵電容

定時電容（Cos/pF）由于輸入頻率是0到3KHZ輸入電阻的選取電容的大小是4nF。積分輸入電阻調(diào)節(jié)輸出電壓。20K電位器調(diào)節(jié)失調(diào)電壓。

通過實(shí)驗(yàn)證明輸出電壓有紋波，所以考慮加一個有源二階低通濾波器，選用高通是由于輸入頻率是0到3KHZ。

R1和R2的阻值必須相等，根據(jù)巴塞沃夫特性C1和C2有個兩被關(guān)系。

輸入Fin不確定怕把里面的芯片燒掉，所以加一個光電耦合來隔離外面的信號。

在焊接PCB板的時候要注意烙鐵溫度的控制，還有就是虛焊問題等等。在調(diào)試過程中，出現(xiàn)的問題就是虛焊和漏焊，所以在以后焊接上可以一個部分一個部分來焊那樣可以更好的找出問題，和不至于漏焊。

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淮海工學(xué)院課程設(shè)計報告書

課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計題目：電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計系（院）：電子工程學(xué)院學(xué)期：201*-201*-2專業(yè)班級：電子科學(xué)技術(shù)專業(yè)081班姓名：陳大偉學(xué)號：030831122

評語：成績：簽名：1

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目錄

1.題目2.引言

3.系統(tǒng)設(shè)計原理內(nèi)容及要求

3.1設(shè)計目的3.2設(shè)計要求

3.3系統(tǒng)設(shè)計原理及內(nèi)容

3.3.1設(shè)計思想

3.3.2電壓/頻率轉(zhuǎn)換器原理框圖3.3.3各模塊方案設(shè)計

1.積分器的設(shè)計方案

2.比較器的設(shè)計方案

3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器設(shè)計方案

4.低通濾波器設(shè)計方案

3.3.4模塊的整合

4.元件清單5.心得體會6.參考文獻(xiàn)

3

1題目電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計2引言

本實(shí)驗(yàn)是對信號的產(chǎn)生、處理及變換功能電路的設(shè)計，在實(shí)際生產(chǎn)和操作中有這廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計是在大二學(xué)生學(xué)習(xí)完《電路》、《電子線路（線性部分）》《信號與系統(tǒng)》等專業(yè)課程之后進(jìn)行的，具有可操作性和應(yīng)用性，學(xué)生能夠獨(dú)立完成。電路信號的轉(zhuǎn)換已經(jīng)在電子領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，如：采樣/保持（S/H）電路、電壓比較電路、V/f（電壓/頻率）轉(zhuǎn)換器、f/V（頻率/電壓）轉(zhuǎn)換器、V/I（電壓/電流）轉(zhuǎn)換器、I/V（電流/電壓）轉(zhuǎn)換器、A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器、D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器等�？梢詮谋緦�(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到更多的電路設(shè)計的方法，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計興趣和激情，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好大的基礎(chǔ)。

3系統(tǒng)設(shè)計原理內(nèi)容及要求

3.1設(shè)計目的

（1）、熟悉和應(yīng)用比較器的構(gòu)成及設(shè)計方法，尤其是遲滯比較器的應(yīng)用。（2）、熟悉和應(yīng)用積分器的構(gòu)成和設(shè)計方法，了解電容在其中的工作原理。（3）、熟悉和簡單應(yīng)用二極管作電子開關(guān)的構(gòu)成和設(shè)計方法。（4）、熟悉遲滯比較器與積分器之間的波形轉(zhuǎn)換。（5）、熟悉掌握運(yùn)用multisim畫圖、調(diào)試和仿真。

3.2設(shè)計要求

（1）、設(shè)計一個將直流電壓轉(zhuǎn)換成給定頻率的矩形波，包括：積分器；電壓比較器。

（2）、輸入為直流電壓0~10V（3）、輸出為f=0~500Hz的矩形波。

3.3系統(tǒng)設(shè)計原理及內(nèi)容3.3.1設(shè)計思想

電壓/頻率轉(zhuǎn)換器的輸出信號f0與輸入電壓V的大小成正比，輸入控制電壓為直流電壓。

利用輸入電壓的大小改變電容的充電速度，從而改變振蕩電路的震蕩頻率，故可以采用積分器作為輸入電路。積分器的輸入信號去控制電壓比較器，從電壓比較器6號引腳輸出為矩形脈沖信號，從積分器的6號引腳輸出為三角波信號，

兩者頻率相同。將輸出信號的電平通過回路，反饋到積分器，控制積分電容放電，同時運(yùn)用二極管的單向?qū)щ娦�，做成電子開關(guān)，當(dāng)積分器的電容放電到一點(diǎn)數(shù)值時，開關(guān)二極管作用，電源給電容充電。這樣就構(gòu)成了一個電容反復(fù)充電、放電的過程，電路震蕩產(chǎn)生波形，并且輸入電壓的大小決定了電容的充放電的速度，從而進(jìn)行輸出波形頻率的改變，達(dá)到設(shè)計目的。

3.3.2電壓/頻率轉(zhuǎn)換器原理框圖如下，圖1、2：

v積比iv分較F器器f0VR電壓/頻率變換電路的原理框圖

圖1

過零單穩(wěn)低通f比較態(tài)觸濾波i器發(fā)器器v0頻率/電壓變換電路的原理框圖

圖2

3.3.3各模塊方案設(shè)計

1.積分器的設(shè)計方案

基本設(shè)計方案如下方截圖3

C15nFR1100kΩR320kΩR410kΩR2100kΩ2637154U1UA741CD圖3

積分電路是實(shí)現(xiàn)波形變換、濾波等信號處理功能的基本電路，它可以將周期性的方波電壓變換為三角波電壓。

當(dāng)T導(dǎo)通時，積分電路的等效電路如圖4所示，集成運(yùn)放A同相輸出端的電位為

C4R22U1Uo1631/3U1715UA741CD

圖4

R41up1u1u1

R3R43反相輸入端電位uN1uP1。積分電路的輸出電壓為

uo1

11u1t1t0uo1t0R2C3當(dāng)T截止時，積分電路的等效電路如圖5所示，Up1、Un1不變，仍為u1/3。

積分電路的輸出電壓為

C4R1R22U1Uo1631/3U1715UA741CD

圖5

uo111u1u1t2t1uo1t1R1R2C312u`1t2t1uo1t1R1R2C3

2.比較器的設(shè)計方案

電壓比較器基本設(shè)計方案如下方圖6

42

A2R763715R510kΩR610kΩUA741CDRWD202BZ2.2D302BZ2.25kΩ50%Key=A

圖6

比較器的輸出電壓通過反饋網(wǎng)絡(luò)加到同相輸入端，形成正反饋，待比電壓V1較加在反相輸入端。比較器雖然有閉合環(huán)路，但由于該環(huán)路引入的是正反饋，電路增益更高，運(yùn)放依然屬于開環(huán)工作。在實(shí)際運(yùn)用中，利用遲滯特性可以有效地克服噪聲和干擾的影響。例如，在過零檢測器中，若是如正弦電壓上疊加噪聲和干擾，則由于零值附近多次過零，輸出就會出現(xiàn)錯誤階躍。采用遲滯比較器，

只要噪聲和干擾的大小在遲滯寬度內(nèi)，就不會引起錯誤的階躍。A2構(gòu)成的是反相輸入的滯回比較器，其輸出電壓Uo決定于由R7和穩(wěn)壓管Dz組成的限幅電路，輸出高電平UOHU26V，輸出低電平

UOLU26V，閾值電壓UTH為UTHR5UZ，當(dāng)Rw的滑動

R5R6RW端在最左端時，UTH3V；當(dāng)滑動端在左右端時，UTH2.4V。

過零比較器，圖7

1.78ΩR2248U1R36R132.8Ω7151.78ΩD102BZ2.2D202BZ2.2NJM4250D

圖7

過零比較器的工作原理是將輸入信號與0V地電壓進(jìn)比較來判定輸出是高電平還是低電平，例如反相輸入端輸入的過零比較器在輸入正弦信號時，在正弦波的正半周時輸出為低電平，而在正弦波的負(fù)半周時輸出為高電平。這樣就把正弦波變成矩形波了，當(dāng)然它還可以將三角波等波形變換為矩形波。

3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

基本設(shè)計方案如下方圖8

R12.8ΩR42.8Ω8VCC47RSTDISTHRTRICONGNDOUTU13C36.2FC16.2F625C26.2F1LM555CM

圖8

1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)態(tài)。

2.在外加脈沖的作用下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到一個暫穩(wěn)態(tài)。

3.由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用，該暫態(tài)維持一段時間又回到原來的穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持的時間取決于RC的參數(shù)值。

4.低通濾波器

基本設(shè)計方案如下方圖9

C16.2F715R22.8ΩR12.8ΩU1632C26.2F48NJM4250DR32.8ΩR42.8Ω圖9

對于不同濾波器而言，每個頻率的信號的減弱程度不同。當(dāng)使用在音頻應(yīng)用時，它有時被稱為高頻剪切濾波器,或高音消除濾波器。低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路（如音頻設(shè)備中使用的hiss濾波器、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障（acousticbarriers）、圖像模糊處理等等，這兩個工具都通過剔除短期波動、保留長期發(fā)展趨勢提供了信號的平滑形式。低通濾波器在信號處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動平均數(shù)（movingaverage)所起的作用；低通濾波器有很多種，其中，最通用的就是巴特沃斯濾波器和切比雪夫?yàn)V波器。

3.3.4模塊的整合

電壓/頻率

如圖10所示為電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。功能是將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率與其幅值成正比的矩形波，即用輸出矩形波的頻來表示輸入直流電壓的大小，故電路完成了模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。由于輸出電壓頻率收到輸入直流電壓的控制，故也稱之為壓控振蕩器。

R8Q13kΩC12N33705nFR1100kΩR320kΩR410kΩR2100kΩ263715264D11N1202CA14A2R7D202BZ2.2D302BZ2.25kΩ50%Key=AUA741CDR510kΩ3715R610kΩUA741CDRW

圖10

頻率/電壓如圖11

VCC5VR52.8Ω1.78ΩR2248R42.8Ω8VCC47RSTDISTHRTRICONGNDOUTU23U1R36C36.2FC16.2F625R132.8Ω7151.78ΩNJM4250DD102BZ2.2D202BZ2.2C26.2F1LM555CMC46.2F715R92.8ΩR82.8ΩU3632C56.2F48NJM4250DR62.8ΩR72.8Ω圖11

4.元件清單

各種電阻、電容、UA741CD、LM555CM等等12V直流電源

5.心得體會

通過這次的課程設(shè)計，加強(qiáng)了我的動手能力，提高了我的運(yùn)用知識解決問題的能力。在本次課程設(shè)計中我做的題目是：電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計。在整個方案設(shè)計中，我運(yùn)用了模擬電子的相關(guān)知識，包括：積分器、遲滯比較器等模塊電路。在選擇元件方面，我使用了兩個NJM系列的集成芯片、穩(wěn)壓管以及具有單向?qū)�通性的晶體二極管，從中我學(xué)到了挑選元件的方法和元件的合理構(gòu)架等書本

上沒有的知識。

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。沒有知識是從天而降的，沒有獲得不需要付出。是的，我這學(xué)期學(xué)習(xí)了《電子線路（線性部分）》的知識，但是知識繁多，在課堂上不能一一弄懂、弄精，這一次的課程設(shè)計給了我機(jī)會，讓我更加深刻的對模電知識有了深刻的學(xué)習(xí)和認(rèn)識。在我拿到題目時，當(dāng)時我覺得這題目很簡單，沒有什么大不了的，不就是一個電壓/頻率的轉(zhuǎn)換器帶電路嘛，還能難住我？但在這兩個星期的設(shè)計過程中，我面紅耳赤，慚愧的無地自容，剛開始我連積分器如何使用，如何與比較器進(jìn)行耦合構(gòu)成壓控振蕩器的這樣的知識都不了解！

再后來我靜下心來決定好好的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)，亡羊補(bǔ)牢，為時不晚啊。我去了圖書館進(jìn)行資料的查閱，整整一天什么事都沒有做就在圖書館四樓理工閱覽室查閱資料。隨著我研究、思考的深入，對不明白的原理和方法漸漸的弄清楚之后，我開始了電路圖的設(shè)計，心理不免有點(diǎn)小小的成就感。可在設(shè)計的過程中有出現(xiàn)了新的問題：能夠設(shè)計出無源的方波振蕩器，可就是如何加入電源，使之成為一個壓控振蕩器呢！我又一次的進(jìn)入了迷茫之中……

繼續(xù)圖書館查閱資料，隨著思考的越來越深入，突然在一天午覺時，終于有了頓悟：對，做一個開關(guān)，導(dǎo)通時電容放電，不導(dǎo)通時，電容充電，而電容的充電速度的快慢將直接控制輸出方波的頻率的改變，同時電容的充電速度直接由外接電源來解決！想到這里，我的整個設(shè)計思路和框圖已經(jīng)完全出來，萬事具備就欠東風(fēng)啦！我無比的興奮、激動，為我自己感到高興，成就感油然而生……

接下來就進(jìn)入了電路圖的繪制階段，值得慶幸的是在這次課程設(shè)計之前，我就已經(jīng)學(xué)會了使用電子繪圖和仿真軟件multisim。在繪圖和仿真階段，進(jìn)行的相當(dāng)?shù)捻樌�，對電阻和電容�?shù)值的調(diào)試也是很順利的。

設(shè)計過程如一條蜿蜒曲折的小徑，你永遠(yuǎn)不知道下一個拐彎后有什么等待這你。這一次的課程設(shè)計的全過程，讓我體會到的是設(shè)計的艱辛，但更多的是在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的喜悅，我開始越來越喜歡上電子設(shè)計了。

6.參考文獻(xiàn)

【1】謝嘉奎主編，電子線路線性部分（第四版），高等教育出版社，1999【2】翁飛兵陳棣湘主編，電子技術(shù)實(shí)踐教程，國防科技大學(xué)出版社，

201*

【3】畢滿清主編，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計，機(jī)械工業(yè)出版社，201*

【4】何光明主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分），清華大學(xué)出版社，201*【5】李萬臣主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計仿真編程與實(shí)踐，哈爾

濱工業(yè)大學(xué)出版社，201*

【6】彭介華主編，電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)，高等教育出版社，1996【7】編寫委員會，中國集成電路大全，國防工業(yè)出版社，1985

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