模電課程設(shè)計(jì)(電壓頻率轉(zhuǎn)換電路)(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題： 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號：指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時間： 題目 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1 將輸入的直流電壓（10組以上正電壓）轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的頻率信號。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）。 （提示：用鋸齒波的頻率與滯回比較器的電壓存在一一對應(yīng)關(guān)系，從而得到不同的頻率.）二、方案設(shè)計(jì)與論證用集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓頻率轉(zhuǎn)換電路，將直流電壓轉(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。方案一、采用電荷平衡式電路輸入電壓積分器滯回比較器輸入原理圖：方案二、采用復(fù)位式電

2、路 輸入電壓積分器單限比較器輸出原理圖： 通過對兩種轉(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。方案一的電路圖簡單，操作起來更容易，器件少，價錢也更便宜，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。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、電源部分： 圖 1 電源原理圖單相交流電經(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。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)換為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈沖電壓。為了減少電壓的脈動，需通過低通濾波電路濾

3、波，使輸出電壓平滑。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)電壓波動或者負(fù)載變化時，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)電壓波動和負(fù)載變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。取值為：變壓器： 規(guī)格220V15V 整流芯片：LM7812、LM7912整流用的二極管：1N4007 電解電容：3300uf C2、C3：0.1uf C4、C5：0.47uf C7、C8：220uf 發(fā)光二極管上的R： 1K2、電壓頻率轉(zhuǎn)換部分：積分器： 圖21 積分運(yùn)算電路在電路中，由于集成運(yùn)放的同相輸入端通過R3接地，為“虛地”。電容C中電流等于電阻R中的電流 輸出電

4、壓與電容上電壓的關(guān)系為 而電容上電壓等于其電流的積分，故 滯回比較器： 圖 22（a） 滯回比較器 圖22（b）電壓傳輸特性從集成運(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 令，求出的就是閾值電壓，因此得出 電壓頻率轉(zhuǎn)換： 圖22（C） 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理圖 圖 3 （b） 電壓頻率轉(zhuǎn)換波形分析 圖3（c） 仿真圖圖（a）所示電路中，滯回比較器的閾值電壓為 在圖（b）波形中的時間段，是對線性積分，其起始值為-，終了值為+，因而應(yīng)滿足 解得 當(dāng)時，振蕩周期,故振蕩頻率 所以取值為：=10k =10k =10k =10k =1k =1k 四、總原理圖及元器件清單1總原理圖

5、 圖（1） 電源原理圖 圖（2） 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理圖2元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注（單價）電源部分變壓器220V15V19元C1、C6電容3300uf21.5元C2、C3電容0.47uf20.1元C4、C5、C7、C8電容1uf20.2元穩(wěn)壓芯片LM7812 Uo=12V、Io=100mA11.5元穩(wěn)壓芯片LM7912Uo=-12V、Io=100mA11.5元LED1、LED2LED1.5V2.0V，10mA20mA20.5元D1、D2、D3、D4、D5、D61N400760.1元R1、R2、電阻1 k20.1元電壓頻率轉(zhuǎn)換部分U1、U2uA741Aod=65100、K=709021.

6、5元D11N400710.1元D2、D31N5234B20.1元R1、R2、R4、R7、電阻10k40.1元R5、R6、電阻1k20.1元C2電容1F10.2元五、安裝與調(diào)試首先先做電源，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，注意焊接時不要接錯。焊接電容時速度要盡量快一些，因?yàn)閷?shí)間過長電容容易燒壞，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，測出其正電源輸出為+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

7、分完成。再按照電壓頻率的原理圖焊接電路板，在焊接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，兩個穩(wěn)壓二極管串聯(lián)且方向相反，注意uA741的腳，2號為反相輸入端，3號為同相輸入端，6號為輸出端，4號接負(fù)電源，7號接正電源，1號、5號和8號腳雖然沒有外接，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)試完畢。六、性能測試與分析1、測試過程： 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

8、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)生器測出其輸出的頻率值，并記錄。2、數(shù)據(jù)處理：電源： 輸入 輸出 電壓差 、副邊電壓： 15.V 15.1V 31V、7812 ： 20.5V 12V 8.5V 、7912 ： -20.5V -12.5V -8V 、 正電壓 ： +12V 負(fù)電壓 ：-12.3V相對誤差： 、 輸入電壓： 輸出電壓： 、 電壓差： 、 電壓差： 、 正電壓： 負(fù)電壓： 電壓（V）0.050.50.7511.251.51.7522.252.5頻率（HZ）0.798.97212.5715.419.724.5527.9932.33

9、6.942.6實(shí)際值0.838.312.516.6720.82529.1733.3337.541.67相對誤差4.8 %8.09%0.56%7.6%5.28%2%4.04%3.19%1.6%2.18%3、誤差分析：、電源的v不是很對稱； 、元件標(biāo)出的數(shù)值和其本身的數(shù)值有差異； 、集成運(yùn)放不是理想運(yùn)放； 、直流電壓源帶負(fù)載能力差； 、讀數(shù)時產(chǎn)生的人為誤差，如讀數(shù)不準(zhǔn)確不精確。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 、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； 、頻率f和輸入電壓成正比，即當(dāng)增大時f增大，減小時f減小。 七、結(jié)論與心得通過做此次的課程設(shè)計(jì)，讓我了解了很多，增加了我的動手實(shí)踐能力，真正的做到了學(xué)以

10、致用。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，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，這個時候要細(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)。遇到問題要多思考，結(jié)合課本和所學(xué)的知識來進(jìn)行更改調(diào)試，通過自己動手調(diào)試，加深了印象，使我對課本上的理論知識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