模電課程設(shè)計(jì)(電壓頻率轉(zhuǎn)換電路)

1、<p>　　模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)課題： 電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)　　號(hào)：　　　　　　　　　</p><p&

2、gt;　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： </p><p>　　題目 電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　1． 將輸入的直流電壓（10組以上正電壓）轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)。<

3、;/p><p>　　2． 用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±12V）。</p><p>　?。ㄌ崾荆河娩忼X波的頻率與滯回比較器的電壓存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而得到不同的頻率.）</p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　用集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路，將

4、直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率與其數(shù)值成正比的輸出電壓，其輸出為矩形波。</p><p>　　方案一、采用電荷平衡式電路</p><p>　　輸入電壓積分器滯回比較器輸入</p><p><b>　　原理圖：</b></p><p>　　方案二、采用復(fù)位式電路</p><p>　　輸入電壓積分器單限比較器輸出

5、</p><p><b>　　原理圖：</b></p><p>　　通過對(duì)兩種轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行比較分析，我選擇方案一來實(shí)現(xiàn)電壓—頻率的轉(zhuǎn)換。方案一的電路圖簡(jiǎn)單，操作起來更容易，器件少，價(jià)錢也更便宜，且方案一的線性誤差小，精度高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，所以我選擇方案一。</p><p>　　三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>

6、;<b>　　1、電源部分：</b></p><p>　　圖 1 電源原理圖</p><p>　　單相交流電經(jīng)過電源變壓器、單相橋式整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。</p><p>　　直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過電源變壓器降壓后，再對(duì)交流電壓進(jìn)行處理。變壓器副邊電壓通過整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換為直流

7、電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈沖電壓。</p><p>　　為了減少電壓的脈動(dòng)，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。</p><p>　　交流電壓通過整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者負(fù)載變化時(shí)，其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。</p><p&g

8、t;<b>　　取值為：</b></p><p>　　變壓器： 規(guī)格220V~15V 整流芯片：LM7812、LM7912</p><p>　　整流用的二極管：1N4007 電解電容：C1、C2：3300uf </p><p>　　C4、C3：0.22uf C6、C5：

9、0.47uf </p><p>　　C7、C8：220uf 發(fā)光二極管上的R： 1KΩ</p><p>　　2、電壓—頻率轉(zhuǎn)換部分：</p><p><b>　　積分器：</b></p><p>　　圖2—1 積分運(yùn)算電路</p><p>　　在電路中，由

10、于集成運(yùn)放的同相輸入端通過R3接地，，為“虛地”。</p><p>　　電容C中電流等于電阻R中的電流</p><p>　　輸出電壓與電容上電壓的關(guān)系為</p><p>　　而電容上電壓等于其電流的積分，故</p><p><b>　　滯回比較器：</b></p><p>　　圖 2—2—（a）

11、滯回比較器</p><p>　　圖2—2—（b）電壓傳輸特性</p><p>　　從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出,，集成運(yùn)放反相輸入端電位，同相輸入端電位</p><p>　　令，求出的就是閾值電壓，因此得出</p><p><b>　　電壓—頻率轉(zhuǎn)換：</b></p><p>　　圖2—2—

12、（C） 電壓—頻率轉(zhuǎn)換原理圖</p><p>　　圖 3 —（b） 電壓—頻率轉(zhuǎn)換波形分析</p><p>　　圖3—（c） 仿真圖</p><p>　　圖（a）所示電路中，滯回比較器的閾值電壓為</p><p>　　在圖（b）波形中的時(shí)間段，是對(duì)線性積分，其起始值為-，終了值為+，因而應(yīng)滿足</p><p><

13、;b>　　解得</b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，振蕩周期,故振蕩頻率</p><p>　　所以取值為：=10k =10k =10k =10k =1k =1k </p><p>　　四、總原理圖及元器件清單</p><p><b>　　1總原理圖</b></p>

14、<p>　　圖（1） 電源原理圖</p><p>　　圖（2） 電壓—頻率轉(zhuǎn)換原理圖</p><p><b>　　2．元件清單</b></p><p><b>　　五、安裝與調(diào)試</b></p><p>　　首先先做電源，按照電源的原理圖焊接電路板，在焊接的過程中，要注意不要虛焊，漏焊，二

15、極管的導(dǎo)通方向和電容的正負(fù)極不要接反，穩(wěn)壓芯片LM7812是1腳輸入，2腳接地，3腳輸出，穩(wěn)壓芯片LM7912是1腳接地，2腳輸入，3腳輸出，注意焊接時(shí)不要接錯(cuò)。焊接電容時(shí)速度要盡量快一些，因?yàn)閷?shí)間過長(zhǎng)電容容易燒壞，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，測(cè)出其正電源輸出為+12V，而負(fù)電源電壓為-12.3V，雖然有一些誤差，但是在允許的范圍內(nèi)，調(diào)試完畢，電源部分完成。</p><p>　　再按照電壓—頻率的原理圖焊接電路板，在焊接

16、的過程中也是要注意不要虛焊漏焊，電容和二極管不要接錯(cuò)，兩個(gè)穩(wěn)壓二極管串聯(lián)且方向相反，注意uA741的腳，2號(hào)為反相輸入端，3號(hào)為同相輸入端，6號(hào)為輸出端，4號(hào)接負(fù)電源，7號(hào)接正電源，1號(hào)、5號(hào)和8號(hào)腳雖然沒有外接，也要焊。然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試，其波形輸出頻率不穩(wěn)定，經(jīng)過討論和分析，檢查焊接電路沒有問題，后來發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值太大，可能是導(dǎo)致不穩(wěn)定的原因，就換了一個(gè)小一點(diǎn)的穩(wěn)壓管，再次進(jìn)行調(diào)試，這一次穩(wěn)定了，輸出為三角波輸出為矩形波，調(diào)

17、試完畢。</p><p><b>　　六、性能測(cè)試與分析</b></p><p><b>　　1、測(cè)試過程：</b></p><p>　　先連接好電路，將示波器分別接到和處，調(diào)節(jié)，使其輸出波形為三角波輸出波形為方波，在輸入端輸入不同值的直流電壓，在其波形不失真的情況下，選擇10組電壓值，用函數(shù)發(fā)生器測(cè)出其輸出的頻率值，并記

18、錄。</p><p><b>　　2、數(shù)據(jù)處理：</b></p><p>　　電源： </p><p>　　輸入 輸出 電壓差 </p><p>　　、副邊

19、電壓： 15.V 15.1V 31V</p><p>　　、7812 ： 20.5V 12V 8.5V </p><p>　　、7912 ： -20.5V -12.5V -8V </p><p>　　、 正電壓 ：

20、+12V 負(fù)電壓 ：-12.3V</p><p><b>　　相對(duì)誤差：</b></p><p><b>　　、 輸入電壓：</b></p><p><b>　　輸出電壓： </b></p><p><b>　　、 電壓差：</b><

21、/p><p><b>　　、 電壓差：</b></p><p><b>　　、 正電壓： </b></p><p><b>　　負(fù)電壓： </b></p><p><b>　　3、誤差分析：</b></p><p>　　、電源的v不是很

22、對(duì)稱；</p><p>　　、元件標(biāo)出的數(shù)值和其本身的數(shù)值有差異；</p><p>　　、集成運(yùn)放不是理想運(yùn)放；</p><p>　　、直流電壓源帶負(fù)載能力差；</p><p>　　、讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的人為誤差，如讀數(shù)不準(zhǔn)確不精確。</p><p><b>　　4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：</b></p>

23、<p>　　、積分器和滯回比較器組成的電路可以實(shí)現(xiàn)電壓—頻率的轉(zhuǎn)換；</p><p>　　、頻率f和輸入電壓成正比，即當(dāng)增大時(shí)f增大，減小時(shí)f減小。</p><p><b>　　七、結(jié)論與心得</b></p><p>　　通過做此次的課程設(shè)計(jì)，讓我了解了很多，增加了我的動(dòng)手實(shí)踐能力，真正的做到了學(xué)以致用。</p>&

24、lt;p>　　首先是先理解題目要求，通過和同學(xué)討論，查閱書籍等，作為參考，確定方案并設(shè)計(jì)出了電路圖，在焊接電路板時(shí)，要注意不要虛焊，漏焊等，這是很重要的一步，因?yàn)榻酉聛淼膶?shí)驗(yàn)是否成功，焊接的電路板起著很大的作用。在調(diào)試的時(shí)候，并沒有達(dá)到預(yù)期的效果，沒有出現(xiàn)理論的結(jié)果，這個(gè)時(shí)候要細(xì)心的檢查故障，弄清楚到底是哪里的問題，而不是著急和煩躁，越是那樣越不容易檢查出錯(cuò)誤在哪里。在實(shí)驗(yàn)的過程中，存在很多誤差，理論和實(shí)踐有著很大的區(qū)別，理論上能

25、夠?qū)崿F(xiàn)，但實(shí)際上不一定能實(shí)現(xiàn)，要考慮到元件、器材等帶來的誤差，要多方面考慮，來完成實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　遇到問題要多思考，結(jié)合課本和所學(xué)的知識(shí)來進(jìn)行更改調(diào)試，通過自己動(dòng)手調(diào)試，加深了印象，使我對(duì)課本上的理論知識(shí)有了更深一步的理解，也讓我知道自己在實(shí)踐方面有很多的不足，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)，讓我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合時(shí)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)的知識(shí)