电压频率转化器

2012~2013学年 第 二 学期

《 模拟电子技术 》 课 程 设 计 报 告

题 目： 电压/频率转换器 专 业： 电子信息工程 班 级： 一班 姓 名： 鲍家明、陈文、董彬彬、耿王鑫、

李小飞、凌志、石大热、王劲松

指导教师： 倪 琳

电气工程系 2011年6月5日

1、任务书 课题名称 指导教师（职称） 执行时间 ~ 学年第 学期 第 周 学生姓名 学号 承担任务 鲍家明 积分器设计 11109121001 陈 文 积分器设计 1109121003 耿王鑫 单稳态触发器设计 1109121011 李小飞 单稳态触发器设计 1109121018 凌 志 恒流电路设计 1109121020 石大热 恒流电路设计 1109121026 王劲松 电子开关设计 1109121034 董彬彬 电路的仿真 1109121006 设计目的 1、掌握电压/频率变换器的设计方法； 2、熟悉集成运放的应用。 设计要求 1、技术指标： 设计一个电压/频率变换电路，其主要技术指标如下： （1）输出直流VI，输出额定频率为fo的矩形波，且fo∝VI； （2）VI变化范围：0～12V； （3）fo变化范围：0～10KHz；

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目录

摘要 .................................................................................................................................................. 2 前言 .................................................................................................................................................. 3 第一章、设计思路及原理框图的设计 ........................................................................................... 4

1、设计思路............................................................................................................................. 5 2、原理框图............................................................................................................................. 5 3、电路图................................................................................................................................. 5 第二章、电压频率转换器各模块设计 ........................................................................................... 7

1、积分器的设计..................................................................................................................... 7 3、电子开关设计..................................................................................................................... 8 4、恒流源电路设计................................................................................................................. 8 第三章、理论计算 ........................................................................................................................ 10

1、元件主要参数如下 ........................................................................................................... 10 2、基本计算........................................................................................................................... 10 第四章、电路的仿真 .................................................................................................................... 11

1、输入电压为1V时 ............................................................................................................ 11 2、输入电压为5V时 ............................................................................................................ 11 3、输入电压为10V时 .......................................................................................................... 12 第五章、结束语 ............................................................................................................................ 13

1、收获与体会....................................................................................................................... 13

摘要

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设计高精度电压转换器，可以利用LM324运算放大器与555定时器为核心器件的高精度线性电压频率转换器。整个电路主要是由稳定电压源模块、信号输入模块、恒流源模块、输入信号变换模块、以555定时器为核心的压频转换模块等5个模块组成的。本设计方案温漂小、抗干扰能力强、价格便宜、线性度较好、而且变换精度高。 关键词：555定时器；线性；电压频率转换

前言

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电压频率转换器VFC（Voltage Frequency Converter）是一种实现模数转换功能的器件，将模拟电压量变换为脉冲信号，该输出脉冲信号的频率与输入电压的大小成正比。电压频率转换器也称为电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。随电压—频率转换实际上是一种模拟量和数字量之间的转换技术。当模拟信号（电压或电流）转换为数字信号时，转换器的输出是一串频率正比于模拟信号幅值的矩形波，显然数据是串行的。这与目前通用的模数转换器并行输出不同，然而其分辨率却可以很高。串行输出的模数转换在数字控制系统中很有用，它可以把模拟量误差信号变成与之成正比的脉冲信号，以驱动步进式伺服机构用来精密控制。

随着现代电子技术渐渐的向着大规模的数字集成电路发展，面对大量的连续变化模拟量例如幅度的变化。难以对其直接分析，但可以先将模拟量转换成数字量，再在研究中都对数字信号（0和1）的直接处理分析的方法，这就需要将信号由模拟到数字进行变换。而本设计‘高精度电压转换器’既：电压—频率转换。其过程即实现了由模拟量到数字量的转换。

在进行数模转换过程中，可以应用的芯片很多，如AD0809、AD574A、LM331等都可以实现数模转换。但人们发现芯片一般输出都是并行输出（独立、同时、同步），但一般的电路对信号的处理都是串行的。但运用电压转换为频率就解决了数模的转换，同时又可以输出串行信号，几乎完全可以替代AD芯片的作用。

另外相对于电压，一个信号的频率更为稳定。大家发现通过讲电压先转换为频率，再测量其频率值，从而即可得到电压的幅度值。所以在测量中不管信号的幅度值有多大，都可以只考虑其转换后所得到的较之更为稳定的频率来代替直接对信号的分析，这样得到的结果精度会更高。

第一章、设计思路及原理框图的设计

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