频率电压变换器实验报告.docx

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________频率电压变换器实验报告频率/电压变换器实验报告一:已知条件与技术指标(1)本次设计函数发生器采用实验台的函数波形发生器。确定可调范围设在200Hz----2000Hz,在调试过程中,挑选中间的几个值进行测试。(2)F/V变换采用集成块LM331构成的典型电路。通过参考书和报告上的指导书确定相关参数,测定输出的电压范围。(3)反相器采用比例为-1,通过集成芯片OP07实现。(4)反相加法器同样用芯片OP07实现,通过调节VR的大小。使输出的电压在1-5V。(5)采用+-12V电源供电。二:电路原理系统构成的主要流程图4、分析并计算主要元件参数值F/V转换部分:(ⅰ)LM331的内部原理图①脚是输出端(恒流源输出),⑥脚为输入端(输入脉冲链),⑦:当输入负脉冲到达时,由于⑥脚电平低于⑦脚电平,所以S=1(高电平),=0(低电平)。此时放电管T截止,经Rt充电,其上电压VCt按指数规律增大。与此同时,电流开关S使恒流源I与①脚接通,使CL充电,VCL按线性增大(因为是恒流源对CL充电)。,VCt增大到2/时,则R有效(R=1,S=0),=0,Ct、CL再次充电。然后,、CL放电。以后就重复上面的过程,于是在RL上就得到一个直流电压Vo(这与电源的整流滤波原理类似),并且Vo与输入脉冲的重复频率fi成正比。CL的平均充电电流为i×()×fiCL的平均放电电流为Vo/RL当CL充放电平均电流平衡时,得:Vo=I×()×fi×RL式中I是恒流电流,I=(即2脚上的电压)。于是得:可见,当RS、Rt、Ct、RL一定时,Vo正比于fi,显然,要使Vo与fi之间的关系保持精确、稳定,则上述元件应选用高精度、高稳定性的。对于一定的fi,要使Vo为一定植,可调节RS的大小。恒流源电流I允许在10A~500A范围内调节,故RS可在190kΩ~。一般RS在10kΩ左右取用。(ⅱ)LM331用作FVC的典型电路LM331用作FVC的电路如图5-1-3所示:在此,VCC=12V所以Rx=50kΩ取Rx=51kΩ取RS==fi×10–3V由此得Vo与fi在几个特殊频率上的对应关系如下表所示。表5-1-1Vo和fi的关系Fi(Hz)200600100015002000Vo(V)。脚上要求的触发电压是脉冲方波。(2)反相器反相器的电路如图5-1-6所示。因为都是直接耦合,为减小失调电压对输出电压的影响,所以运算放大器采用低失调运放OP07。由于LM331的负载电阻RL=100kΩ(见图5-1-3),所以反相器的输入电阻应为100kΩ,因而取RL=100kΩ。反相器的Au=-1,所以R4=RL=100kΩ平衡电阻R5=RL//R4=50kΩ取R5=51kΩ。(3)反相加法器用反相加法器是因为它便于调整—--可以独立调节两个信号源的输出电压而不会相互影响。电路如图5-1-7所示:(1)已知Vo3=-Vo2=-fi×10-3V∵技术要求fi=200Hz时,Vo=1Vfi=2000Hz时,Vo=5V即Vo=(5/9+fi/450)V (2)对照⑴式和⑵式,可见应有-(R10/R9)×Vr=5/9若取R10=R9=20kΩ,则Vr=-5/9V∴R6=9kΩ,用两个18kΩ电阻并联获得。平衡电阻R11≈R11//R6//R9=。为了保证Vr的值直接从-12v引入,VR=(R8//R9)/[Rw2+R7+(R8//R9)]=5/9若取R8=1kΩ,则R8//R9=+R7==15kΩRw2用10kΩ电位器。整机原理图中的C2、C3、C4、C5均为滤波器电容,以防止自激和输出直流电压上产生毛刺,电用电位器。容值均为10uF/16V(三)测量与调整观察整机原理图有关点的波形。可在200Hz~2000Hz内的任一频率上观察。Vi1应为直流电平≈0,幅度≈。Vo1应为单极性的正方波,幅度≈Vcc。Vi2应为直流电平≈Vcc的正负脉冲。Vo2应为正直流电压,Vo3应为负直流电压吗,Vo应为正直流电压。测量整机原理图中有关节点的直流电压首先要保证频率计,电压表完好,即保证测得的频率、电压数值正确,将函数波形发生器的输入信号频率fi调到200Hz。此时Vo2=。否则调