模電課設(shè)報告

1、南京航空航天大學模擬電子技術(shù)課程設(shè)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(shè)計指標第二章：系統(tǒng)概述第三章：單元電路設(shè)計與分析第四章：電路調(diào)試過程第五章：結(jié)束語附件1:器件表附件2:參考文獻附件3:總圖第一章設(shè)計指標試設(shè)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(nèi)變化時,對應(yīng)輸出的直流電壓Vo在2-10V范圍內(nèi)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(shè)計思想函數(shù)波形發(fā)生器輸出的正弦波經(jīng)比擬器變換成方波.方波經(jīng)頻率變換成直流

2、電壓.直流正電壓經(jīng)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(shù)要求的Vo,二、各功能的組成(1)本次使用741運放設(shè)計三角波發(fā)生器作為設(shè)計函數(shù)波形發(fā)生器.調(diào)節(jié)范圍為200Hz-2000Hz,在調(diào)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(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(diào)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(shè)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(wù),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(yīng)輸出高電平或低電平、頻率電壓變換器直接應(yīng)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(nèi)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(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按線性增大由于是恒流源對CL充電.經(jīng)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(nèi)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(guān)系保持精確、穩(wěn)定,那么上述元件應(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.包流源電流I允許在10500仙A范圍內(nèi)調(diào)節(jié),故Rs可在190kQkQ范圍內(nèi)調(diào)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(guān)

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(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=100kQ,所以反相器的輸入電阻應(yīng)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(shù)要求fi=200Hz時,Vo=2Vfi=2000Hz時,Vo=10VVo(-工)V即9225(2)對照式和式,可見應(yīng)有R0VR

7、VR99假設(shè)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(luò)從-12V電源電壓分壓獲取,如下圖.假設(shè)取R8=1kQ,WJR8/R9=kQRw2+R7=心取R7=18kQRw2用10kQ電位器.第四章電路調(diào)試過程、測量與調(diào)整(1)觀察電路圖中Vl、Mi、V2以及LM331第五腳的波形.可在200Hz2kHz內(nèi)的任一頻率上觀察.(2)Vi1應(yīng)為直流電平=0,幅度弋的正弦波.Vol應(yīng)為單極性的正方波,幅度弋VCCVi2應(yīng)為直流電平=VCC的正負脈沖.Vo2應(yīng)為正直流電壓,Vo3應(yīng)為負直流

8、電壓,Vo應(yīng)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(diào)到200Hz此時Vo2-否那么調(diào)整Rw1V o3=.否那么調(diào)整R4V R應(yīng)=-5/9V.否那么調(diào)整Rw2V o應(yīng)=1V.否那么分別檢查VRVo3產(chǎn)生的輸入.V R產(chǎn)生的輸出應(yīng)為-VR.否那么調(diào)整R0V o3產(chǎn)生的輸出應(yīng)為-4/9V,否那么調(diào)整R&固定電阻的調(diào)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(yīng)的Vo,應(yīng)根本符合表中的值.表Vo和fi的關(guān)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(jié)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(diào)節(jié)輸出頻率的方法錯誤.通過調(diào)節(jié)滑動電阻器具體阻值進行調(diào)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(diào)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(jié)果：獲得了正確的頻率,誤差成功穩(wěn)定在要求范圍內(nèi).第五章總結(jié)語通過此次課程設(shè)計,使我更加扎實的掌握了有關(guān)低頻

10、電子線路方面的知識,在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題,但經(jīng)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(jīng)驗缺乏.在課程設(shè)計過程中,我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤,不斷改正,不斷領(lǐng)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)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(jié)合起來,從理論中得出結(jié)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