課程設(shè)計(jì)---電壓頻率變換器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：電壓/頻率變換器</p><p>　　系 別：應(yīng)用電子與通信技術(shù)系</p><p>　　年 月 日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　目

2、 錄</b></p><p>　　第1章 緒論1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)指標(biāo)1</p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)功能1</p><p>　　第2章 電路的方框圖2</p><p>　　2.1

3、 電路的方框圖2</p><p>　　2.2電路的方框圖的比較2</p><p>　　第3章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件的選擇4</p><p>　　3.1 單元電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2 參數(shù)設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.3 器件的選擇7</p><p>　

4、　第4章 整機(jī)電路的工作原理8</p><p><b>　　4.1 電路圖8</b></p><p>　　4.2 電路的工作原理9</p><p>　　第5 章 電路組裝和調(diào)試10</p><p><b>　　結(jié)論11</b></p><p><b>

5、;　　收獲和體會(huì)12</b></p><p><b>　　致謝14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　附錄16</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></

6、p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)指標(biāo)</p><p>　　1）設(shè)計(jì)題目：電壓/頻率轉(zhuǎn)化器</p><p><b>　　2）技術(shù)指標(biāo)：</b></p><p>　?、?V1變化范圍 ：0～10Ｖ</p>

7、<p>　　ｆ變化范圍：0～10KHz</p><p><b>　　轉(zhuǎn)換精度﹤1﹪</b></p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)功能</p><p>　　電壓/頻率轉(zhuǎn)化器電路實(shí)質(zhì)上是一種振蕩頻率隨外加控制電壓變化的振蕩器，通過(guò)外加電壓的變化改變輸出信號(hào)的頻率，輸入V1為直流電壓（控制信號(hào)），輸出頻率f的矩形脈沖 .</p&g

8、t;<p>　　第2章 電路的方框圖</p><p>　　2.1 電路的方框圖</p><p>　　電壓/頻率轉(zhuǎn)化器原理圖</p><p>　　2.2電路的方框圖的比較</p><p>　?、倌ｋ姴糠帧e分器</p><p>　　積分器采用集成運(yùn)算放大器和RC元件構(gòu)成的反向輸入積分器，利用輸入電

9、壓的大小改變電容器的充電速度，從而改變振蕩電路的振蕩頻率，故采用積分器作為輸入電路。積分器的輸出信號(hào)去控制電壓比較器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，可得到矩形脈沖輸出。</p><p>　?、跀?shù)電部分——單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用555定時(shí)器和RC元件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。根據(jù)輸出電壓得到矩形脈沖信號(hào)。</p><p><b>　?、垭娮娱_關(guān)</

10、b></p><p>　　利用三極管的導(dǎo)通截止的條件來(lái)控制電容的充放電，來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖時(shí)間的間隔</p><p><b>　?、芎懔髟?lt;/b></p><p>　　由輸出信號(hào)電平通過(guò)恒流源反饋方式控制積分電容的恒流放電，當(dāng)電容放電到某一閾值時(shí)，電容再次充電。</p><p>　　第3章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器

11、件的選擇</p><p>　　3.1 單元電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1. 積分器電路</b></p><p>　　積分器采用集成運(yùn)算放大器和RC元件構(gòu)成的反向輸入積分器。具體電路如下：</p><p><b>　　+12V</b></p><p><b>

12、;　　-12V</b></p><p>　　2. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器設(shè)計(jì)</p><p>　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。具體電路如下：</p><p><b>　　3. 電子開關(guān)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電子開關(guān)采用開關(guān)三極管接成反向器形成，當(dāng)觸發(fā)器的輸出為高電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，輸入

13、近似為0，當(dāng)觸發(fā)器輸出為低電平時(shí)，三極管截止，輸出近似等于+12V</p><p><b>　　4.恒流源電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　恒流源電路可采用開關(guān)三極管T1，穩(wěn)壓二極管Dz等元件構(gòu)成。具體電路如下：。</p><p><b>　　3.2 參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目要

14、求輸入電壓的范圍為1～10V，而輸出頻率要求為1～10KHz，所以該電路需有1KHz/v的換系數(shù)。輸入有信號(hào)電壓Vin時(shí)，積分電容充電，積分器輸出下降，當(dāng)降至觸發(fā)器的觸發(fā)電平﹤1/3VCC(VCC=12V),555置位，使得積分電容通過(guò)恒流源反向充電，當(dāng)積分電容電壓上升到2/3VCC（VCC=12V）時(shí),又使555復(fù)位，積分電容又開始充電，從而形成振蕩。因?yàn)閱畏€(wěn)態(tài)電路的充電時(shí)間tw=1.1*,選擇為43K，為1000p，確定充電時(shí)間約為

15、0.05ms。根據(jù)所采用的恒流源電路及參數(shù)設(shè)置以及輸入電壓與輸出頻率的關(guān)系，可確定恒流源對(duì)積分電容反向充電時(shí)間，從而確定=0.01Uf,=20k.</p><p><b>　　3.3 器件的選擇</b></p><p>　　電壓/頻率轉(zhuǎn)化器的輸出信號(hào)頻率與輸入電壓大小成正比，輸入控制電壓常為直流電壓，根據(jù)要求選用脈沖信號(hào)作為控制電壓。其輸出信號(hào)可為正弦波或者脈沖波形電

16、壓。</p><p>　　利用輸入電壓的大小改變電容器的充電速度，從而改變振蕩電路的振蕩頻率，故采用積分器作為輸入電路。積分器的輸出信號(hào)去控制電壓比較器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，可得到矩形脈沖輸出，由輸出信號(hào)電平通過(guò)一定反饋方式控制積分電容的恒流放電，當(dāng)電容放電到某一閾值時(shí)，電容再次充電。所以，輸出脈沖信號(hào)的</p><p>　　頻率決定于電容的充放電速度，即決定值的大小，這就實(shí)現(xiàn)電壓/頻率轉(zhuǎn)化。&

17、lt;/p><p>　　第4章 整機(jī)電路的工作原理</p><p><b>　　4.1 電路圖</b></p><p>　　4.2 電路的工作原理</p><p>　　運(yùn)放uA741的組成積分器，CH7555的組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，T1、Dz的組成恒流源。當(dāng)V1的電位高于555電路的觸發(fā)電平，V3為低電平時(shí)，T2截止，D2

18、、D3導(dǎo)通，D1截止，這時(shí)若輸入正的V1，積分器輸出V1下降。當(dāng)V1下降到使V2等于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電平時(shí)，V3由低電平變?yōu)楦唠娖?，T2飽和導(dǎo)通，D2截止，D1導(dǎo)通，為T1提供恒定電流。由于此電流大于輸入電流，積分器輸出電壓V1上升，此時(shí)因C2的放電端7腳對(duì)地開路，C2充電，直到C2高于555電路的閾值時(shí)，V3又回到低電平。以上過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，V3產(chǎn)生連續(xù)矩形脈沖輸出，其頻率為f</p><p>　　在一個(gè)周期內(nèi)，對(duì)電容

19、C1充放電的電荷相等，即</p><p>　　式中T為輸出信號(hào)的周期，Vz為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值， </p><p>　　≈1.1R8C2，用輸出信號(hào)的頻率表示，得</p><p>　　可將與成正比。按圖中的元件參數(shù)，當(dāng)為0～10V時(shí)，約為0～10kHz。</p><p>　　第5 章 電路組裝和調(diào)試</p><p>　

20、　電路由四部分組成，分別是積分器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、開關(guān)電路和恒流源組成。</p><p>　　積分器部分采用集成運(yùn)算放大器和RC元件構(gòu)成的反向輸入積分器。用的芯片是uA741。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用的是CH7555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。電子開關(guān)采用開關(guān)三極管接成反向器形式。積分器與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接，之間用一個(gè)電阻連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與電子開關(guān)連接，在于恒流源連接，形成回路，以保證來(lái)實(shí)現(xiàn)矩形波。</p>&l

21、t;p>　　題目要求輸入電壓0～10V，輸出信號(hào)為0～10kHz，根據(jù)公式</p><p>　　輸出波形與輸入電壓不成線性關(guān)系，則可調(diào)試的大小以使得輸出信號(hào)與輸入電壓成線性關(guān)系輸出。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　電壓/頻率(U/F)轉(zhuǎn)化器電路是將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。由于(U/F)轉(zhuǎn)化本身是一積分過(guò)

22、程，器轉(zhuǎn)化結(jié)果送給計(jì)算機(jī)是可采用簡(jiǎn)單的光電耦合，因而具有較強(qiáng)的抗干擾能力。(U/F)轉(zhuǎn)化電路與計(jì)算機(jī)的接口比較簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換精度和線性度也比較好。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)很多關(guān)于電子產(chǎn)品知識(shí)。進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)了我們現(xiàn)實(shí)生活電子產(chǎn)品，了解和掌握了一些簡(jiǎn)單電子元件的運(yùn)用，大大的拓展了我們的知識(shí)面。提高了自己以后再學(xué)習(xí)生活中自己動(dòng)手能力。給我們很大的啟發(fā)，很有助于我們將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作。</p><p><b>　　收獲

23、和體會(huì)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)我們使用了三個(gè)星期時(shí)間。通過(guò)這三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我們看到了很多自身的不足，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)動(dòng)手能力比較缺乏。把理論與時(shí)際結(jié)合在一起也并非是一件容易的事。這次課程設(shè)計(jì)也讓我知道了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。 </p><p>　　回顧起此次課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，無(wú)論是從選題到定稿，還是從理論到實(shí)踐，在整整兩星期的日子里，我們經(jīng)歷了從不

24、會(huì)到了解，從了解到深知。我們學(xué)到的不只是知識(shí)，還有就是學(xué)習(xí)的方法。在鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)同時(shí)，我們學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才能說(shuō)是一種成功。</p><p>　　在整個(gè)制作的過(guò)程中，還遇到了很多問(wèn)題，如當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸出時(shí)，就應(yīng)該對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行排查，可能在連接的時(shí)候出現(xiàn)錯(cuò)誤。

25、也有可能是芯片出現(xiàn)破損。還有在調(diào)試的過(guò)程中，不是在某一點(diǎn)調(diào)節(jié)就可以，應(yīng)該多調(diào)節(jié)幾個(gè)電壓點(diǎn)，以確保整個(gè)電路的輸出和輸入成線性關(guān)系，而不是某一點(diǎn)的線性關(guān)系。</p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)也讓我體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的力量，我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)三個(gè)人組成，我們每一個(gè)人都離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。剛開始的時(shí)候，我們小組就分配好了各自的任務(wù)。有的繪制原理圖，有的進(jìn)行安裝調(diào)試電路，有的負(fù)責(zé)查詢相關(guān)資料

26、。</p><p>　　與此同時(shí)，我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足而感到失敗，也曾經(jīng)因?yàn)槌晒Χ鵁崆楦邼q。生活就是這樣，只要付出就一定會(huì)有收獲。也許這只是一次普通的課程設(shè)計(jì)，但我們每一個(gè)人都是真心的付出過(guò)，這就讓我不得不佩服門搞開發(fā)的技術(shù)前輩，才意識(shí)到老一輩對(duì)我們社會(huì)的付出，為了人們的生活更美好，他們?yōu)槲覀兩鐣?huì)所付出心血。</p><p>　　對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲固然重要，精神上的豐收也更加可喜

27、。通過(guò)課設(shè)讓我對(duì)知識(shí)有了更高一層的渴望。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)在的成就，人生就像在爬山，不應(yīng)該只停留在原點(diǎn)，因?yàn)橛懈叩纳椒宓戎?。挫折是一份?cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一段非常美好的回憶！ </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題最后在***老師的辛勤指導(dǎo)下，我

28、們終于成功的完成了此次設(shè)計(jì)。在我們的課程設(shè)計(jì)中對(duì)我們幫助最大的莫過(guò)于我們的指導(dǎo)教師***老師，以及我們的隊(duì)友和身邊周圍的老師和同學(xué)。</p><p>　　首先感謝指導(dǎo)教師***老師在課程設(shè)計(jì)期間所給予的關(guān)心和幫助。在每天的學(xué)習(xí)和調(diào)試過(guò)程中，我們看到學(xué)到了老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度。這種認(rèn)真負(fù)責(zé)工作態(tài)度和寬以待人的崇高品質(zhì)值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。 在完成設(shè)計(jì)當(dāng)中，我的指導(dǎo)教師***老師，他總是不斷詢問(wèn)我們的設(shè)計(jì)情況，包

29、括我們的進(jìn)展情況、在電路當(dāng)中所遇到的困難情況和應(yīng)該怎樣解決這些困難。特別是在我們遇到困難時(shí)，他都會(huì)與我一起來(lái)探討應(yīng)該怎樣去做。他為我能夠按時(shí)完成設(shè)計(jì)給了很大的幫助，在我們的設(shè)計(jì)當(dāng)中起了決定性的作用。 此外，我還要感謝*老師,當(dāng)我在搭建電路需要一些元件時(shí)，*老師都會(huì)給我們提供最大的幫助。實(shí)驗(yàn)室的老師們都會(huì)按時(shí)值勤，給我們?cè)O(shè)計(jì)人員提供物質(zhì)和精神上的幫助。他們能夠幫助我們的盡一切的可能來(lái)幫助，幫助不了的，他們會(huì)與我們一起想辦法來(lái)解決。

30、 所以我要衷心地感謝老師們給予我們的關(guān)懷和照顧，在這里請(qǐng)?jiān)试S我向各位老師道聲“老師，您們辛苦了！”</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》（第三版） 高等教育出版社</p><p><b>　　楊素行主編</b></p><p>