模电课设报告

1、南京航空航天大学模拟电子技术课程设计报告频率-电压变换器学生姓名：田恬学号：班级：0315203电工电子实验中央2021年6月目录第一章：设计指标第二章：系统概述第三章：单元电路设计与分析第四章：电路调试过程第五章：结束语附件1:器件表附件2:参考文献附件3:总图第一章设计指标试设计一个频率-电压变换器,要求：(1)当正弦波信号的频率fi在200Hz-2kHz范围内变化时,对应输出的直流电压Vo在2-10V范围内线性变化,误差在5%左右.(2)正弦波信号源采用函数波形发生器.(3)采用土12V电源供电.第二章系统概述一、设计思想函数波形发生器输出的正弦波经比拟器变换成方波.方波经频率变换成直流

2、电压.直流正电压经反相器变成负电压,再与参考电压Vr通过反相加法器得到符合技术要求的Vo,二、各功能的组成(1)本次使用741运放设计三角波发生器作为设计函数波形发生器.调节范围为200Hz-2000Hz,在调试过程中,挑选中间的几个值进行测试.(2)电压比拟器采用LM311(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.(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.三、总体工作过程反相加Vo=2-5V>o函数波形比拟器方波,F

3、/V/变换直流、反相器-2V4aUBa友生命-_fi=200-2oo>法器Vo1Vo2Vo3oHzI1参考电压Vr第三章单元电路设计与分析、三角波发生器喙L电路如下图心它由运放A1、A第比2源积务,电路纳成；其.>-I:4T放A2以及R1R1、,R2组成的曲目用却较器.运周期为%5似口士口百节10KG,L、-卜311是一种电压比拟器,.比拟,*二者幅度相等的附遽门输出电侑4LMJXD.慎拟电压信号和一个参考固定电压相/左变,相应输出高电平或低电平、频率电压变换器直接应用F/V变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比.1LM331内部原理图止匕时,脚是输出端包流源输出,

4、脚为输入端输入脉冲链,脚接比拟电平.2工作波形图及工作过程当输入负脉冲到达时,由于B脚电平低于.脚电平,所以s=1高电平,Q=0低电平.此时放电管T截止,于是Ct由Vcc经Rt充电,其上电压Vct按指数规律增大.与此同时,电流开关S使恒流源I与.脚接通,使CL充电,VCL按线性增大由于是恒流源对CL充电.经过的时间,Vct增大到2/3Vcc时,那么R有效R=1,S=0,Q=1,止匕时,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ixfiCL的平均放电电流为Vo/RL当CL充放电平

5、均电流平衡时,得Vo=IX()XfiXRL式中I是恒流电流,I=Rs式中是LM331内部的基准电压(即2脚上的电压).RlVo2.09RtCtfi于是得RS可见,当Rs、Rt、Ct、RL一定时,Vo正比于fi,显然,要使Vo与fi之间的关系保持精确、稳定,那么上述元件应选用高精度、高稳定性的.对于一定的fi,要使Vo为一定植,可调节Rs的大小.包流源电流I允许在10500仙A范围内调节,故Rs可在190kQkQ范围内调节.一般Rs在10kQ左右取用.(3)LM331用作FVC的电路如图在此,Vcc=12V所以Rx=50kQ,取Rx=51kQ取Rs=kQ那么Vo=fiX103V表1Vo和fi的关

6、系fi(Hz)200650110015502000Vo(V)四、反相器与反相加法器反相器的电路如下图O(1)反相器由于都是直接耦合,为减小失调电压对输出电压的影响,所以运算放大器采用低失调运放OP07由于LM331的负载电阻RL=100kQ,所以反相器的输入电阻应为100kQ,因而取RL=10Q反相器的Au=-1,所以R4=RL=10(kQ,平衡电阻R5=RL/R4=50kQ取R5=51kQ0(2)反相加法器反相加法器电路如下图.Vo3=-Vo2=-fiX10-3V技术要求fi=200Hz时,Vo=2Vfi=2000Hz时,Vo=10VVo(-工)V即9225(2)对照式和式,可见应有R0VR

7、VR99假设取R10=40kQ,R9=20kQ,WJVR=-5V9；R6=9kQ,用两个18kQ电阻并联获得.平衡电阻R11=R11/R6/R9=Qo参考电压VR可用电阻网络从-12V电源电压分压获取,如下图.假设取R8=1kQ,WJR8/R9=kQRw2+R7=心取R7=18kQRw2用10kQ电位器.第四章电路调试过程、测量与调整(1)观察电路图中Vl、Mi、V2以及LM331第五脚的波形.可在200Hz2kHz内的任一频率上观察.(2)Vi1应为直流电平=0,幅度弋的正弦波.Vol应为单极性的正方波,幅度弋VCCVi2应为直流电平=VCC的正负脉冲.Vo2应为正直流电压,Vo3应为负直流

8、电压,Vo应为正直流电压.将函数波形发生器的输出信号频率fi调到200Hz此时Vo2-否那么调整Rw1V o3=.否那么调整R4V R应=-5/9V.否那么调整Rw2V o应=1V.否那么分别检查VRVo3产生的输入.V R产生的输出应为-VR.否那么调整R0V o3产生的输出应为-4/9V,否那么调整R&固定电阻的调整可用一个接近要求值的电阻和一个小阻值的电阻串联来实现.根据表1中的频率点,测出对应的Vo,应根本符合表中的值.表Vo和fi的关系fi(Hz)200650110015502000理论Vo2(V)2Vo2(V)/误差%Vo3(V)VR(V)理论Vo(V)246810实际Vo

9、(V)误差%二、问题及解决举措(1)电压比拟器输出的方波波形走形.原因：可能存在元件接触不良,局部电容短路的情况.解决：替换了三角波发生器中的局部电容及老化导线,重新接入元件.结果：波形输出正常,没有再出现边缘曲化情况.(2)Vo2的测量电压始终无法全部到达误差要求,找不出固定的Rs值.原因：调节输出频率的方法错误.通过调节滑动电阻器具体阻值进行调节,读阻值的方法错误,实际输出的频率并不是所要求的频率.解决：将示波器接到比拟器的输出端,调节滑动电阻,通过观察示波器上频率变化确定所需频率.结果：获得了正确的频率,误差成功稳定在要求范围内.第五章总结语通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关低频

10、电子线路方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验缺乏.在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取.在今后社会的开展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事.课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时,设计让我感触很深.使我对抽象的理论有了具体的熟悉.通过这次课程设计,我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提升电路的性能等等.完成课程设计的过程即是从理论到实践,在实验室里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的东西,同时不仅可以稳固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识.通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正掌握知识和技能.实验过程中,也对团队精神的进