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1、報告評分批改老師電子與信息學(xué)院《模擬電子線路基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)報告頻率/電壓變換器的設(shè)計(jì)題目難度系數(shù):1專業(yè)信息工程班級4學(xué)生姓名唐銘祥實(shí)驗(yàn)臺號43指導(dǎo)教師甘偉明袁炎成提交日期2011年3月14日電話號碼1345041220310目錄第一部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)題目及要求…………………………………………………………21.2總體設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………21.2.1設(shè)計(jì)方案……………………………………………………………21.2.2方案論證與比較…………………………………………………………2第二部分單元電路設(shè)計(jì)2.1FVC電路……
2、……………………………………………………………42.1.1FVC電路工作原理……………………………………………………………42.1.2FVC電路元件的選取與計(jì)算………………………………………………52.2反相器電路………………………………………………………………52.2.1反相器電路工作原理………………………………………………………62.2.2反相器電路元件的選取與計(jì)算……………………………………………62.3反相加法器電路………………………………………………………………62.2.3反相加法器電路工作原理……………………………………………62.2
3、.3反相加法器電路元件的選取與計(jì)算…………………………………72.4比較器電路…………………………………………………………………82.2.4比較器電路工作原理…………………………………………………8第三部分整機(jī)電路3.1整機(jī)電路圖………………………………………………………………93.2元件清單…………………………………………………………………9第四部分性能指標(biāo)的測試4.1電路調(diào)試…………………………………………………………………104.1.1測試儀器與設(shè)備………………………………………………………104.1.2指標(biāo)測試及測量數(shù)據(jù)………………………
4、………………………104.1.3故障分析及處理……………………………………………………104.2電路實(shí)現(xiàn)的功能和系統(tǒng)使用說明…………………………………………9第五部分課程設(shè)計(jì)總結(jié)(心得體會)…………………………………………1110第一部分1.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個頻率/電壓變換器。要求:1、當(dāng)正弦波信號的頻率fi在200HZ~2KHZ范圍內(nèi)變化時,對應(yīng)的直流電壓VO在1V~5V范圍內(nèi)線性變化。2、正弦波信號由函數(shù)信號發(fā)生器提供。3、電源采用±12V供電。1.2總體設(shè)計(jì)方案1.2.1設(shè)計(jì)方案方案一:用通用型運(yùn)算放大器構(gòu)成微分器,其輸出與輸入的正弦
5、信號頻率成正比.系統(tǒng)框圖電子開關(guān)單穩(wěn)觸發(fā)電路其微分器恒流源方案二:利用芯片LM331設(shè)計(jì)電壓/頻率轉(zhuǎn)換器,輸入電壓通過濾波之后直接輸入芯片,在芯片外部接入由電容電阻所構(gòu)成充放電電路,就能夠組成電壓頻率轉(zhuǎn)換電路,并且轉(zhuǎn)換精度較高。比較器F/v變換反相器反向加法器函數(shù)波形發(fā)生器系統(tǒng)框圖1.2.2方案論證與比較利用集成芯片LM331設(shè)計(jì)電壓/頻率變換電路所用元件較少,電路相對簡單,而且轉(zhuǎn)換精度高,所以采用LM331設(shè)計(jì)電壓/頻率變換電路此方案。LM331簡介:LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性能價格比較高的集成芯片,可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器
6、、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長時間積分器及其他相關(guān)器件。LM331采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路,在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到4.0V電源電壓下都有極高的精度。LM331的動態(tài)范圍寬,可達(dá)100dB;線性度好,最大非線性失真小于0.01%,工作頻率低到0.1Hz時尚有較好的線性;變換精度高,數(shù)字分辨率可達(dá)12位;外接電路簡單,只需接10入幾個外部元件就可方便構(gòu)成V/F或F/V等變換電路,并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。LM331的內(nèi)部電路組成如圖2所示。由輸入比較器、定時比較器、R-S觸發(fā)器、輸出驅(qū)動管、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、電流開關(guān)、輸出保護(hù)管
7、等部分組成。輸出驅(qū)動管采用集電極開路形式,因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻,靈活改變輸出脈沖的邏輯電平,以適配TTL、DTL和CMOS等不同的邏輯電路。LM331可采用雙電源或單電源供電,可工作在4.0~40V之間,輸出可高達(dá)40V,而且可以防止Vcc短路。輸入比較器Q定時比較器+--RS觸發(fā)器精密電流電流開關(guān)基準(zhǔn)電路1235674VCC8圖2LM331內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路10第二部分單元電路設(shè)計(jì)2.1LM331用作FVC的典型電路設(shè)計(jì)工作原理:LM331用作FVC的電路如圖所示。10當(dāng)輸入負(fù)脈沖到達(dá)時,由于腳電平低于腳電平,所以S=1(高電平),=0
8、(低電平)。此時放電管T截止,于是Ct由VCC經(jīng)Rt充電,其上電壓VCt按指數(shù)規(guī)律增大。與此同時,電流開關(guān)S使恒流源I與腳接通,使CL充