實驗十五壓控振蕩器方案二

1、實驗十五壓控振蕩器(方案二)一 實驗?zāi)康? 會簡單壓控振蕩器的設(shè)計。2 掌握壓控振蕩器的基本原理和調(diào)試方法。二 實驗原理壓控振蕩器，顧名思義，其輸出頻率隨輸入電壓的改變而變化。它大致可分為兩類，一類是調(diào)諧式，另一類是多諧式。多諧式一般線性好，但輸出不是正弦波，只能通過間接方式獲得。振蕩頻率一般較低。調(diào)諧式多用于發(fā)射機中，一般高頻電子線性課程會有介紹。這里介紹兩種壓控振蕩器及其常用電路類型，供大家參考。1 由5G8038構(gòu)成的壓控振蕩器參考電路見圖3-15-1，5G8038內(nèi)部原理可參考相關(guān)參考書，這里不再詳述，其振蕩頻率可由下式確定。F=0.3/RC3-15-1式中，一般Rw4取，當(dāng)f=20K

2、Hz時，我們可以先定C，再求出相應(yīng)的R，一般取之間。C=3300pF時，由式3-15-1可求得，則R4=R-0.5Rw4=4K，取標(biāo)稱值。由上式確定的頻率為上限頻率。低端頻率通過改變8腳電位實現(xiàn)。我們可以通過研究電壓與頻率間的關(guān)系找到兩者的聯(lián)系。一般高低端最大差10KHz。再來看其它電阻值的確定。Rw1+R1支路、Rw2+R2支路和Rw3+R3支路，主要是為了取得電壓控制信號，一般輸入電阻都較大，故支路電流在0.10.5mA間選取。5G8038電源工作可選單電源工作方式，一般高低電源電壓差最小10V，最大30V，根據(jù)實際情況選擇。Rw1以能改變電壓范圍超過3V即可。但不是越大越好，也可通過實驗

3、調(diào)試取得。為了保證輸出頻率的誤差較小，可選用多線圈電位器，這里取，變化范圍在4V左右，應(yīng)Rw1在上，R1在下，否則電路不能正常振蕩。Rw2和Rw3應(yīng)盡可能大，以便于有較大控制范圍使正弦波波形易于調(diào)節(jié)。1、8、12控制端一般對地應(yīng)接抗干擾電容，以防調(diào)節(jié)電位器時產(chǎn)生的高頻噪聲引入電路引起故障。常選0.1獨石電容，代碼104。方波輸出為OC型電路，所以必須接上拉電阻，一般電流控制在1mA左右，本例中，。D1為保護管，一般用開關(guān)管即可，為的是防止8腳電位最高時，4、5腳仍有幾百毫伏的電壓降。RL為正弦波的負載，至少應(yīng)在以上，否則輸出幅度將減小。若要與后級電路相連，最好加一隔直電容。容量以上。2 由V/

4、F器件LM331構(gòu)成的壓控振蕩器LM331為專用V/F變換器，即可進行V/F轉(zhuǎn)換，也可以進行F/V轉(zhuǎn)換。適用于作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、長時間積分器、A/D轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制或解調(diào)等功能性電路。其主要指標(biāo)如下：（1） 最大線性度：0.01%；（2） 變換增益：典型值1.00KHz/V；（3） 滿量程頻率范圍：1Hz100KHz；（4） 動態(tài)范圍：10KHz滿量程頻率下最小值100dB；（5） 增益溫度穩(wěn)定性：典型值；（6） 小功耗：5V時為15mW；（7） 脈沖輸出與所在邏輯形式電路兼容；（8） 輸入電壓：0.2V +VCC圖3-15-2為LM331的邏輯圖與外形圖。由恒流源、輸入比較器和單脈沖

5、定時器等部分組成。其工作原理如下，輸入比較器的兩個輸入端，一個接輸入電壓Vin(7腳)，另一個接閾值電壓VN(6腳)，且常與1腳相連。當(dāng)Vin>VN時，比較器啟動單脈沖定時器，即發(fā)出單脈沖信號，驅(qū)動三極管T導(dǎo)通，同時接通恒流源對C充電，使VN上升。當(dāng)VN上升至VN>Vin時，電流源斷開，定時器自動復(fù)位；此時C通過R逐漸放電，直至VN降至VN<Vin為止，然后比較器再次啟動定時器，開始下一個過程。如此往復(fù)，輸出與輸入電壓成比例的脈沖頻率。電流源提供的電流I與2腳基準(zhǔn)電壓1.9V、外接電阻RS大小有關(guān)，即3-15-2由于C的平均充電電流，平均放電電流，故可得：由上式可求出輸出脈沖

6、頻率f為：3-15-3式中，t=1.1RtCt為電流源的接通時間。通常輸入電壓Vin=110V時，輸出頻率為010KHz。單脈沖定時器由RS觸發(fā)器和一個外部RtCt網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的定時比較器組成。圖3-15-3為由LM331構(gòu)成的基本壓控振蕩器電路。2腳的電位器Rw1用來調(diào)節(jié)LM331的增益偏差和由Ct、Rt、R引起的誤差以校準(zhǔn)頻率。輸入控制電壓Vin接7腳，并增加了由C1、R3組成的低通濾波器。濾波電容大多選0.1左右。3腳為頻率輸出端，驅(qū)動三極管T必須外接電阻RL，電流控制在1mA左右，如果后接TTL電路，則VL接+5V電源，。無要求時，可與VCC相連，RL相應(yīng)改變。在圖3-15-3中，一般用一

7、只固定電阻和一只可變電阻串聯(lián)組成。為了保證精度和穩(wěn)定性，最好選用金屬膜電阻，Rw1的調(diào)節(jié)要細致，可選多圈電位器。Rt建議，這樣可求出，取。C建議用聚苯乙烯，其它電容選瓷片電容即可。7腳電阻R3應(yīng)與R相同。直流輸入電壓可選信號源或采用圖3-15-3中通過電源分壓取得。電壓變動范圍以3腳輸出要求決定。最低輸入電壓不要小于0.1V，最高不超過10V。分壓電路電流一般取0.10.5mA即可。例如，要求fo=1KHz8KHz，則可求出電位器變化范圍應(yīng)不小于1V8V范圍。先確定分壓支路電流為0.2mA，則總電阻，即。電位器Rw2調(diào)至最低端時，則：3-15-4取標(biāo)稱值R2=5.1K，同理，由即可求出故取，取

8、。應(yīng)該適當(dāng)加大，保證調(diào)節(jié)范圍。最后，確定好元件值之后，再進行一次驗算，滿足要求即可，為了保證獲得電壓的調(diào)節(jié)細度，可選多圈電位器。另一種方式先定Rw2，只要手頭有電位器一只即可。然后再求其它電阻值。三 設(shè)計任務(wù)1 預(yù)習(xí)要求（1） 預(yù)習(xí)有關(guān)壓控振蕩器的工作原理。（2） 按要求，參考本實驗中提供的兩種電路類型，設(shè)計出一款壓控振蕩器。并寫出設(shè)計過程和調(diào)試步驟。2 設(shè)計要求（1） 輸出頻率200Hz2KHz連續(xù)可調(diào)正弦波，非線性失真系數(shù)，雙電源供電，可參考圖3-15-1所示電路。（2） 輸出頻率100Hz10KHz且連續(xù)可調(diào)的脈沖波，要求可與TTL電路兼容，單電源+12V供電?？蓞⒖紙D3-15-3所示電

9、路。（3） 設(shè)計5G8038和LM331的簡易測量電路。LM331只做V/F變換測試。3 同學(xué)們可根據(jù)能力選擇以上任一種方案設(shè)計。四 調(diào)試步驟1 確保電路連接正確，正負電源端標(biāo)志清楚。2 接上電源，測試各點電位，應(yīng)正常。3 改變電位器，輸出頻率應(yīng)有變化。4 測試VF特性，自定輸入點數(shù)及電壓值，應(yīng)均勻，列成表格，填入輸出值，并繪出VF曲線，算出線性度5 最終確定符合要求的成型電路。五 提示設(shè)計要求中（3）應(yīng)在熟悉原理的情況，參照圖3-15-1和圖3-15-3電路，進行簡化后得到可行電路。應(yīng)能方便測試VF特性，但線性度要求并不高。六 實驗報告要求1 各點電位值或波形。2 符合指標(biāo)要求電路的VF特性測試原始值表格和繪出的曲線及分析。3 最終電路圖。4 主要故障分析及討論。七 思考題1 舉例說明5G8038和LM331還有哪些應(yīng)用（可參考相應(yīng)資料）。2 通過設(shè)計及調(diào)試，分析如果要提高5G80