logo资料库

模电课设报告（线性VF电压频率转换）.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.75M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共18页
第2页 / 共18页
第3页 / 共18页
第4页 / 共18页
第5页 / 共18页
第6页 / 共18页
第7页 / 共18页
第8页 / 共18页
资料共18页，剩余部分请下载后查看
    模电课程设计 目录 一、 设计概述----------------------------------------------------2 二、 设计任务及要求----------------------------------------------2 1、设计任务------------------------------------------------------2 2、设计要求------------------------------------------------------2 三、 设计方案----------------------------------------------------3 1、输入信号------------------------------------------------------3 2、阻抗变换------------------------------------------------------4 3、基准源--------------------------------------------------------5 4、积分电路------------------------------------------------------5 5、模拟开关的设计------------------------------------------------8 6、脉冲输出电路--------------------------------------------------8 四、 计算机仿真--------------------------------------------------9 五、 实际组装与调试---------------------------------------------11 1、 所用器件---------------------------------------------------11 2、 总输出波形-------------------------------------------------12 3、 组装和调试过程---------------------------------------------14 六、 数据分析和改进---------------------------------------------15 1、 数据处理---------------------------------------------------15 2、 数据分析---------------------------------------------------15 3、 改进方法---------------------------------------------------15 七、 心得和体会-------------------------------------------------16 八、 参考文献---------------------------------------------------17 九、 附录-------------------------------------------------------18 1、 电路图-----------------------------------------------------18 1 / 18
    模电课程设计 一、 设计概述 压控振荡器是一种输出频率受外加电压控制的振荡器，其应用非常广泛。 其类型有 LC 压控振荡器、RC 压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器 的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控 制电压成线性关系并易于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频 范围窄，RC 压控振荡器的频率稳定性低而调频范围宽，LC 压控振荡器介于 二者之间。 线性 VF 转换器是压控振荡器中完成外加电压和输出频率线性变换的部 分。通过本次课程设计，应在了解线性 VF 转化器设计原理及构成的基础上， 利用集成运算放大器、积分电路以及脉冲电路等构成整个小系统，设计完成 一个线性 VF 转换器，通过改变输入电压，实现对信号输出频率的线性变换。 二、 设计任务及要求 1、 设计任务 选取基本集成放大器 LF353、555 定时、三极管、电阻、电容和稳压管等 元器件，设计并制作一个简易的线性 VF 转换器。首先，在 multisim 软件平 台环境下进行电路设计和原理仿真，选取合适的电路参数，通过波形的频率 测试线性 VF 转换器的运行情况。 其次，在硬件设计平台上搭建电路，并进行电路调试，通过示波器观测 电路的实际输出波形。最后，将电路实际输出波形与理论分析和仿真结果进 行比较，分析产生误差的原因，并提出改进方法。 ２、设计要求 （１）性能指标要求 2 / 18
    模电课程设计 ①输入信号为０～１０V 直流，输出信号的频率为０～１０ｋHz; ②精度：绝对误差≤30Hz 波形要求：脉冲宽度 0.02ms~0.04ms、幅度为 0~10V 的矩形波。 （2）设计报告要求 ①根据电路性能指标要求设计完成电路原理图，计算元件参数，写出理 论推导过程，并分析各单元电路的工作原理。 ②利用 multisim 软件进行仿真调试。 ④绘出总体电路图。 ⑥记录实验结果和调试心得，判断误差原因，完成实验结果分析。 三、 设计方案 图 1-1 所示为线性 VF 转换电路的原理框图，其设计原理如下：直流电 压信号经过阻抗转换后送到积分器输入端，积分器采用二次积分法，脉冲电 路输出的正脉冲宽度一定为 tw,在 tw 宽度内（F=‘1’）控制模拟开关闭合，使 积分器对基准电压进行定时积分，此时积分器输出为某个非饱和电压；当脉 冲消失（F=‘0’）时，模拟开关打开，使积分器自动转向对输入积分，此时积 分器输出从某个值开始减小，当积分器输出过零时触发脉冲输出电路输出 tw 宽度脉冲。周而复始形成振荡，输出频率与输入信号呈线性关系。 图 1-1 线性 VF 转换电路原理框图 1、 输入信号 3 / 18
    模电课程设计 输入信号可由+12V 电源电压经过电阻的可变电阻器分压产生。器件的计算 一般满足输出+10%，电阻须满足功率损耗要求。 Multisim 模块图如 1-2 所示。 VCC 12V R0 2kΩ 30 % Rw1 10kΩ Key=A XMM1 图 1-2 Multisim 输入信号模块图 2、 阻抗转换 阻抗转换可采用电压跟随器，但考虑到跟随精度，反馈电路中可接一电阻， 以平衡输入端，提高跟随精度，multisim 模块图如图 1-3 所示： 4 / 18
    模电课程设计 VCC 12V U1A 1 LF353P 8 3 2 4 R5 2kΩ VDD -12V 图 1-3 multisim 阻抗转换模块图 3、 基准源 基准源可由-12V 电压稳压产生，稳压管中的电流必须满足稳压工作，而稳 压值取 3V，如图 1-4： D2 BZV55-B3V0 R9 2kΩ VDD -12V 4、 积分电路 图 1-4 multisim 基准源模块图 积分电路采用运放构成的反向积分电路，Ui 进行反向积分，-Ur 进行正向积 分，而开关正脉冲信号来自于脉冲输出电路。基本电路结构和工作波形如图 1-5 和图 1-6 所示。仿真电路图如图 1-7 所示。 5 / 18
    模电课程设计 图 1-5 积分电路原理图 图 1-6 积分电路工作波形 R6 5.1kΩ 46 % Rw2 10kΩ Key=B U1B 7 8 5 6 C1 4 LF353P 0.01µFD1 R4 10kΩ 1N4148 图 1-7 multisim 积分电路模块图 电路采用二次积分方法进行转换，当恒定宽度正脉冲输出时，此信号反馈到 输入端控制开关 S 闭合。此时积分器对-Ur 进行正向积分，而积分电压 Uc 的高 度 Uh 与基准电压大小以及充放电时间常数有关。一旦输出脉冲消失，开关 S 打 6 / 18
    模电课程设计 开，此时积分器对 Ui 进行反向积分知道过零。 在正向积分情况下，其充电方程近似为 Uh≈-∫（-Ur/R’C）dt （1-1） 而实际上充电电流中还有输入电流的影响，及实际电流为 Ic=Ir-Ir’ (1-2) 当开关打开时积分器反向，其积分方程为 Uc=-∫（Ui/RC）dt+Uh=0 （1-3） 积分电路先对基准源进行定时（T2）线性积分到一定电压高度 Uh，触发脉 冲输出 F 控制积分电路又转为对基准积分（而 T1 与输入电压成正比）。周而复始 形成振荡，产生脉冲输出。 公式推导： （1） 当 Vi 单独作用时，反向积分（T1） Vc’=-(1/R’C)∫Vtdt+Vh=0 ∴-VtT1/R‘C+Vh=0……（1-4） （2） 当 Vi 和-Vr 共同作用时，二次积分（T2） Vc’’=-(1/R’C)∫Vidt-(1/RC)∫（-Vr）dt=Vh ∴Vh=-(VtT2/R’C)+VrT2/RC……（1-5） 由（1-4）（1-5）式联立求解： Vt(T1+T2)/R’C = VrT2/RC T=(R’/R)(Vr/Vt)T2 又∵f=1/T f = (R/R’)(1/VrT2)Vi T2=Tw 7 / 18
    模电课程设计 由设计要求：Vi:0~10V f:0~10kHz 得出 f=1000Vi (各元件参数取值的依据) 5、 模拟开关的设计 三极管模拟开关可由图 1-8 构成： R8 1kΩ R7 10kΩ R10 10kΩ Q1 2N2222 R9 2kΩ D2 BZV55-B3V0 VDD -12V 图 1-8 multisim 三极管模拟开关模块 正脉冲到来时三极管饱和导通，积分器对-3V 正向积分，无正脉冲时对三极 管则截止。图 1-8 中的电阻分别为稳压限流电阻、使三极管工作在饱和截止状态 的偏置电阻。 6、 脉冲输出电路 用 555 定时器构成单稳态电路控制模拟开关，如图 1-9 所示。其触发方式采 用电平触发，当积分电压过零时触发单稳（Uc=(1/3）Vcc),输出宽度一定的脉冲 去控制积分器作相应的积分动作。 8 / 18
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料