頻率電壓變換器實驗報告

1、頻率/電壓變換器實驗報告一：已知條件與技術(shù)指標（1）本次設(shè)計函數(shù)發(fā)生器采用實驗臺的函數(shù)波形發(fā)生器。確定可調(diào)范圍設(shè)在200Hz-2000Hz,在調(diào)試過程中，挑選中間的幾個值進行測試。（2）F/V變換采用集成塊LM331構(gòu)成的典型電路。通過參考書和報告上的指導書確定相關(guān)參數(shù)，測定輸出的電壓范圍。（3）反相器采用比例為-1，通過集成芯片OP07實現(xiàn)。(4）反相加法器同樣用芯片OP07實現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)VR的大小。使輸出的電壓在1-5V。（5）采用+ -12V電源供電。二：電路原理系統(tǒng)構(gòu)成的主要流程圖4、分析并計算主要元件參數(shù)值 (1) F/V轉(zhuǎn)換部分：（）LM331的內(nèi)部原理圖腳是輸出端(恒流源輸出),

2、 腳為輸入端(輸入脈沖鏈), 腳接比較電平.工作過程及工作波形如圖所示：當輸入負脈沖到達時,由于腳電平低于腳電平,所以S=1(高電平)，=0（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充電，VCL按線性增大（因為是恒流源對CL充電）。經(jīng)過1.1RtCt的時間，VCt增大到2/3VCC時，則R有效（R=1，S=0）， =0，Ct、CL再次充電。然后，又經(jīng)過1.1RtCt的時間返回到Ct、CL放電。以后就重復(fù)上面的過程，于是在RL上就得到一個直流電壓Vo（這與電源的整流濾波原理類似），并且Vo與輸入脈沖的重復(fù)

3、頻率fi成正比。CL的平均充電電流為i（1.1RtCt）fiCL的平均放電電流為Vo/RL當CL充放電平均電流平衡時，得：Vo=I（1.1RtCt）fiRL式中I是恒流電流，I=1.90V/RS式中1.90V是LM331內(nèi)部的基準電壓（即2腳上的電壓）。于是得：可見，當RS、Rt、Ct、RL一定時，Vo正比于fi，顯然，要使Vo與fi之間的關(guān)系保持精確、穩(wěn)定，則上述元件應(yīng)選用高精度、高穩(wěn)定性的。對于一定的fi，要使Vo為一定植，可調(diào)節(jié)RS的大小。恒流源電流I允許在10A500A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故RS可在190k3.8 k范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。一般RS在10k左右取用。（）LM331用作FVC的典型電路LM3

4、31用作FVC的電路如圖5-1-3所示： 在此，VCC=12V所以 Rx=50k 取 Rx=51 k取 RS=14.2 k則 Vo=fi10 3V由此得Vo與fi在幾個特殊 頻率上的對應(yīng)關(guān)系如下表所示。 表5-1-1 Vo和fi的關(guān)系Fi(Hz)200600100015002000Vo(V)0.20.61.01.52.0圖中fi是經(jīng)過微分電路470pF和10 k加到腳上的。腳上要求的觸發(fā)電壓是脈沖方波。（2）反相器反相器的電路如圖5-1-6所示。 因為都是直接耦合，為減小失調(diào)電壓對輸出電壓的影響，所以運算放大器采用低失調(diào)運放OP07。由于LM331的負載電阻RL=100k（見圖5-1-3），所

5、以反相器的輸入電阻應(yīng)為100 k，因而取RL=100 k。反相器的Au=-1，所以R4=RL=100 k平衡電阻R5=RL/R4=50 k 取 R5=51 k。（3）反相加法器用反相加法器是因為它便于調(diào)整-可以獨立調(diào)節(jié)兩個信號源的輸出電壓而不會相互影響。電路如圖5-1-7所示： （1）已知Vo3= -Vo2= -fi10-3V技術(shù)要求fi=200Hz時，Vo=1Vfi=2000Hz時，Vo=5V即 Vo=（59+fi/450）V （2）對照式和式，可見應(yīng)有 (R10/R9)Vr=5/9若取R10=R9=20 k，則 Vr= -5/9VR6=9k，用兩個18 k電阻并聯(lián)獲得。平衡電阻R11R11

6、/R6/R9=4.7 k。為了保證Vr的值直接從-12v引入,VR=(R8/R9)/Rw2+R7+(R8/R9)=5/9若取R8=1 k, 則R8/R9=0.952 kRw2+R7=19.6 k取R7=15 kRw2用10 k電位器。整機原理圖中的C2、C3、C4、C5均為濾波器電容，以防止自激和輸出直流電壓上產(chǎn)生毛刺，電用電位器。容值均為10uF/16V (三)測量與調(diào)整觀察整機原理圖有關(guān)點的波形?？稍?00Hz2000Hz內(nèi)的任一頻率上觀察。Vi1應(yīng)為直流電平0，幅度0.22Vcc的正弦波。Vo1應(yīng)為單極性的正方波，幅度Vcc。Vi2應(yīng)為直流電平Vcc的正負脈沖。Vo2應(yīng)為正直流電壓，Vo

7、3應(yīng)為負直流電壓嗎，Vo應(yīng)為正直流電壓。測量整機原理圖中有關(guān)節(jié)點的直流電壓首先要保證頻率計，電壓表完好，即保證測得的頻率、電壓數(shù)值正確，將函數(shù)波形發(fā)生器的輸入信號頻率fi調(diào)到200Hz。此時Vo2=0.2V。否則調(diào)整Rw5。Vo3=-0.2V。否則調(diào)整R15VR=-5/9V。否則調(diào)整Rw6Vo應(yīng)=1V。否則分別檢查VR、Vo3產(chǎn)生的輸入。VR產(chǎn)生的輸出應(yīng)為VR。否則調(diào)整R20。Vo3產(chǎn)生的輸出應(yīng)為-4/9V，否則調(diào)整R18、R19。固定電阻的調(diào)整可用一個接近要求值的電阻和一個小電阻的電阻串聯(lián)來實現(xiàn)。三：設(shè)計步驟整機原理圖如下所示：將其中的IC1 ICL8038部分換成三角波形發(fā)生器，具體參數(shù)選

8、擇如下圖所示：在面包板上連接好電路以后，就行測試與調(diào)整，步驟如下所示：四：測量和調(diào)整（1） 各級調(diào)整。調(diào)整應(yīng)遵循由前級逐級往后進行的原則。首先檢查各器件電源腳電壓正常否。線路板上電源正負極及地必須標示明確，以防接錯。波形發(fā)生器：調(diào)整使其輸出一周期信號，頻率可在200Hz到2kHz內(nèi)變化，注意保證一定余量。頻率調(diào)節(jié)，波形幅度基本保持不變。A1：2、3和6腳直流電位為零；IC2：見Vi1 和Vo1的波形；IC3：2腳約為2V直流電位，5腳為脈沖波，周期與Vo1相同，6腳波形見Vi2；A2和A3：2和3腳均為零電位，各自6腳分別見Vo3和Vo。（2） 觀測圖中有關(guān)各點波形并記錄其參數(shù)值（選擇1kHz

9、頻率點觀測）。Va為波形發(fā)生器的輸出波形；A1的2、3腳波形及Vi1波形；Vo1為單極性的正半周方波，幅度Vcc；Vi2應(yīng)為直流電平VCC的正負脈沖，IC3的5腳是幅度約為2/3VCC的脈沖波；Vo2應(yīng)為正直流電壓；Vo3應(yīng)為負直流電壓；Vo應(yīng)為正直流電壓。（3） 測量圖中有關(guān)點的直流電壓將波形發(fā)生器的輸出信號頻率fi分別調(diào)到200Hz和2000Hz；此時正常時Vo2=0.2V和2V左右，誤差不大可適當調(diào)整Rw5；不行的話，再適當調(diào)整R13；如果誤差很大，則是有干擾，應(yīng)在圖中虛線處加一代碼為102的電容器；如果依然不行，則要找出原因，排除故障。Vo3 =-0.2V和-2V左右，否則可適當調(diào)整R15；VR-0.56V，這里Rw6主要是保證Vo是否能夠達到設(shè)計值，調(diào)整Rw6使總誤差在給定范圍內(nèi)即可；Vo=1V和5V，誤差應(yīng)在控制范圍內(nèi)，否則分別檢查VR、Vo3是否符合要求。最后若總誤差有點超出則可適當調(diào)整R22；固定電阻的調(diào)整可用相近標稱系列電阻替代來實現(xiàn)。往上選增加阻值或往下選減少阻值。五：誤差分析：在實驗過程中，由于部分電阻的阻值與其對應(yīng)的標稱值存在一定的誤差，也會對實驗結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，導致實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差，還有可能是由于示波器、電源等自身存在的原因?qū)е略谟^察示波器讀數(shù)時出現(xiàn)跳動，不穩(wěn)