模电自主设计

姓名杨文宗班级1101102学号1110100429实验日期6.8节次9-10教师签字成绩实验名称电压/频率转化电路设计1.实验目的〔1〕掌握用仿真软件模拟测试分析电压/频率转换电路。〔2〕学习电压/频率转换电路，掌握其原理。〔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〕学习电路参数的调整。〔5〕熟悉掌握运用multisim画图、调试和仿真。2.总体设计方案或技术路线电压/频率转换电路〔VFC〕的功能是将输入的直流电压转化成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制振荡电路〔VCO〕，简称压控振荡电路。可认为它是一种从模拟量到数字量的转换电路。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拟器，从电压比拟器输出为矩形脉冲信号，从积分器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，反应到积分器，控制积分电容放电，同时运用三极管〔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，到达设计目的。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。电压/频率转化框图3.实验电路图设计电路图4.仪器设备名称、型号集成放大器UA741NPN型三极管电阻0.1uF电容5v稳压管5.理论分析或仿真分析结果理论分析：上图中第一个运放与电容电阻构成积分电路。其反相输入端于同相输入端电位根本相等，即V-式中Vi是变位器控制电压，它为正值。将R3=R6V+第二个运放与R8、R9构成滞回比拟IC将式〔3.3-2〕代入式〔3.3-3〕中，得IC电容充电时,Vo1将逐渐下降。当它下降到Vo1=-R8ICa将式〔3.3-2〕和R5=12RIC由式〔3.3-6〕和式〔3.3-4〕可知电容放电电流和充电电流的大小根本相等，方向相反，且它们的绝对值与电压成正比。当电容放电时,Vo1将逐渐上升。当它上升到Vo1=R8R8+R9Vo2时，比拟Vo1由式〔3.3-7〕即可得出振荡频率为f=1由式〔3.3-8〕可知，当电容与电阻值均保持不变时，频率与控制电压大小成正比。仿真结果：Rf=2kΩ时输出波形：Rf=6kΩ时输出波形：Rf=10kΩ时输出波形：6.详细实验步骤及实验结果数据记录〔包括各仪器、仪表量程及内阻的记录〕实验步骤：按照电路图搭接电路，检查准确无误后接通电源，用示波器显示两个放大器的输出，调节示波器至稳定的波形。将变位器Rf从小到大调节分别取Vi为0、1v、2v、4v、8v、10v，观察波形变化，测量输出波形频率并与理论值比拟。由于实验室没有2N3391三极管，故用NPN9013和NPN8050代替并作比拟。数据记录：NPN9013:Vi/V012468Vc/V00.24350.48590.95071.44752.0086f/Hz048.395182238290f理论值/Hz062.5125250375500NPN8050:Vi/V012468f/Hz048.194185270360f理论值/Hz062.5125250375500波形记录:Vo1p-p=5.3VVo2p-p=14.7VVi=2V时输出波形：Vi=4V时输出波形：Vi=8V时输出波形：7.实验结论按照上述电路连接，通过调节R1改变电压可实现输出频率的变化，实现了电压频率转化的功能。经测量得到在相应电压下的频率并与理论值进行了比拟。发现在电压较小的时候测量值与理论值相差不大，当电压变大时测量值越来越小于理论值，通过测量三极管发射极电压发现电压增大集电极电压也增大较明显，这影响了实验结果，因为理论分析中这局部电压被忽略了。8.实验中出现的问题及解决对策由于实验涉及两个放大器和一个三极管，所以实验的连接很容易出错，在连接后细细排查了每条线路，确保没有问题后接通了电源，显示出了波形。9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议通过本次实验，学习了压控电路的知识，并在参考相关资料的情况下设计了上述电路，实验过程是一个锻炼动手能力和自我分析解决问题的过程。对理论知识和实际操作都是一个很好的考验。对实验室无意见。10．参考文献【1】王淑娟主编，模拟电子技术根底高等教育