模電課設報告

1、南京航空航天大學模擬電子技術課程設計報告頻率-電壓變換器學生姓名：田恬學號：班級：0315203電工電子實驗中央2021年6月目錄第一章：設計指標第二章：系統(tǒng)概述第三章：單元電路設計與分析第四章：電路調試過程第五章：結束語附件1:器件表附件2:參考文獻附件3:總圖第一章設計指標試設計一個頻率-電壓變換器,要求：(1)當正弦波信號的頻率fi在200Hz-2kHz范圍內變化時,對應輸出的直流電壓Vo在2-10V范圍內線性變化,誤差在5%左右.(2)正弦波信號源采用函數(shù)波形發(fā)生器.(3)采用土12V電源供電.第二章系統(tǒng)概述一、設計思想函數(shù)波形發(fā)生器輸出的正弦波經比擬器變換成方波.方波經頻率變換成直流

2、電壓.直流正電壓經反相器變成負電壓,再與參考電壓Vr通過反相加法器得到符合技術要求的Vo,二、各功能的組成(1)本次使用741運放設計三角波發(fā)生器作為設計函數(shù)波形發(fā)生器.調節(jié)范圍為200Hz-2000Hz,在調試過程中,挑選中間的幾個值進行測試.(2)電壓比擬器采用LM311(3)F/V變換采用集成塊LM331構成的典型電路.通過參考書和報告上的指導書確定相關參數(shù),測定輸出的電壓范圍在.(4)反相器采用比例為-1,通過集成芯片OP07實現(xiàn).？(5)反相加法器同樣用芯片OP07實現(xiàn),通過調節(jié)Vr的大小.使輸出的電壓在2-10V.三、總體工作過程反相加Vo=2-5V>o函數(shù)波形比擬器方波,F

3、/V/變換直流、反相器-2V4aUBa友生命-_fi=200-2oo>法器Vo1Vo2Vo3oHzI1參考電壓Vr第三章單元電路設計與分析、三角波發(fā)生器喙L電路如下圖心它由運放A1、A第比2源積務,電路納成；其.>-I:4T放A2以及R1R1、,R2組成的曲目用卻較器.運周期為%5似口士口百節(jié)10KG,L、-卜311是一種電壓比擬器,.比擬,*二者幅度相等的附遽門輸出電侑4LMJXD.慎擬電壓信號和一個參考固定電壓相/左變,相應輸出高電平或低電平、頻率電壓變換器直接應用F/V變換器LM331,其輸出與輸入的脈沖信號重復頻率成正比.1LM331內部原理圖止匕時,腳是輸出端包流源輸出,

4、腳為輸入端輸入脈沖鏈,腳接比擬電平.2工作波形圖及工作過程當輸入負脈沖到達時,由于B腳電平低于.腳電平,所以s=1高電平,Q=0低電平.此時放電管T截止,于是Ct由Vcc經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S使恒流源I與.腳接通,使CL充電,VCL按線性增大由于是恒流源對CL充電.經過的時間,Vct增大到2/3Vcc時,那么R有效R=1,S=0,Q=1,止匕時,Ct、CL放電.以后就重復上面的過程,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與輸入脈沖的重復頻率fi成正比.CL的平均充電電流為ixfiCL的平均放電電流為Vo/RL當CL充放電平

5、均電流平衡時,得Vo=IX()XfiXRL式中I是恒流電流,I=Rs式中是LM331內部的基準電壓(即2腳上的電壓).RlVo2.09RtCtfi于是得RS可見,當Rs、Rt、Ct、RL一定時,Vo正比于fi,顯然,要使Vo與fi之間的關系保持精確、穩(wěn)定,那么上述元件應選用高精度、高穩(wěn)定性的.對于一定的fi,要使Vo為一定植,可調節(jié)Rs的大小.包流源電流I允許在10500仙A范圍內調節(jié),故Rs可在190kQkQ范圍內調節(jié).一般Rs在10kQ左右取用.(3)LM331用作FVC的電路如圖在此,Vcc=12V所以Rx=50kQ,取Rx=51kQ取Rs=kQ那么Vo=fiX103V表1Vo和fi的關

6、系fi(Hz)200650110015502000Vo(V)四、反相器與反相加法器反相器的電路如下圖O(1)反相器由于都是直接耦合,為減小失調電壓對輸出電壓的影響,所以運算放大器采用低失調運放OP07由于LM331的負載電阻RL=100kQ,所以反相器的輸入電阻應為100kQ,因而取RL=10Q反相器的Au=-1,所以R4=RL=10(kQ,平衡電阻R5=RL/R4=50kQ取R5=51kQ0(2)反相加法器反相加法器電路如下圖.Vo3=-Vo2=-fiX10-3V技術要求fi=200Hz時,Vo=2Vfi=2000Hz時,Vo=10VVo(-工)V即9225(2)對照式和式,可見應有R0VR

7、VR99假設取R10=40kQ,R9=20kQ,WJVR=-5V9；R6=9kQ,用兩個18kQ電阻并聯(lián)獲得.平衡電阻R11=R11/R6/R9=Qo參考電壓VR可用電阻網(wǎng)絡從-12V電源電壓分壓獲取,如下圖.假設取R8=1kQ,WJR8/R9=kQRw2+R7=心取R7=18kQRw2用10kQ電位器.第四章電路調試過程、測量與調整(1)觀察電路圖中Vl、Mi、V2以及LM331第五腳的波形.可在200Hz2kHz內的任一頻率上觀察.(2)Vi1應為直流電平=0,幅度弋的正弦波.Vol應為單極性的正方波,幅度弋VCCVi2應為直流電平=VCC的正負脈沖.Vo2應為正直流電壓,Vo3應為負直流

8、電壓,Vo應為正直流電壓.將函數(shù)波形發(fā)生器的輸出信號頻率fi調到200Hz此時Vo2-否那么調整Rw1V o3=.否那么調整R4V R應=-5/9V.否那么調整Rw2V o應=1V.否那么分別檢查VRVo3產生的輸入.V R產生的輸出應為-VR.否那么調整R0V o3產生的輸出應為-4/9V,否那么調整R&固定電阻的調整可用一個接近要求值的電阻和一個小阻值的電阻串聯(lián)來實現(xiàn).根據(jù)表1中的頻率點,測出對應的Vo,應根本符合表中的值.表Vo和fi的關系fi(Hz)200650110015502000理論Vo2(V)2Vo2(V)/誤差%Vo3(V)VR(V)理論Vo(V)246810實際Vo

9、(V)誤差%二、問題及解決舉措(1)電壓比擬器輸出的方波波形走形.原因：可能存在元件接觸不良,局部電容短路的情況.解決：替換了三角波發(fā)生器中的局部電容及老化導線,重新接入元件.結果：波形輸出正常,沒有再出現(xiàn)邊緣曲化情況.(2)Vo2的測量電壓始終無法全部到達誤差要求,找不出固定的Rs值.原因：調節(jié)輸出頻率的方法錯誤.通過調節(jié)滑動電阻器具體阻值進行調節(jié),讀阻值的方法錯誤,實際輸出的頻率并不是所要求的頻率.解決：將示波器接到比擬器的輸出端,調節(jié)滑動電阻,通過觀察示波器上頻率變化確定所需頻率.結果：獲得了正確的頻率,誤差成功穩(wěn)定在要求范圍內.第五章總結語通過此次課程設計,使我更加扎實的掌握了有關低頻

10、電子線路方面的知識,在設計過程中雖然遇到了一些問題,但經過一次又一次的思考,一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在,也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗缺乏.在課程設計過程中,我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤,不斷改正,不斷領悟,不斷獲取.在今后社會的開展和學習實踐過程中,一定要不懈努力,不能遇到問題就想到要退縮,一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在,然后一一進行解決,只有這樣,才能成功的做成想做的事.課程設計誠然是一門專業(yè)課,給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升,同時,設計讓我感觸很深.使我對抽象的理論有了具體的熟悉.通過這次課程設計,我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提升電路的性能等等.完成課程設計的過程即是從理論到實踐,在實驗室里,可以說得是苦多于甜,但是可以學到很多很多的東西,同時不僅可以穩(wěn)固了以前所學過的知識,而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識.通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結合起來,從理論中得出結論,才能真正掌握知識和技能.實驗過程中,也對團隊精神的進