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1、目录一.电路设计11.1设计方案选择11.2电路主要框图11.3设计11.4电路原理2二.部分电路设计22.1比较器22.2频率-电压转化器42.3反相器72.4反相加法器83.总体电路图114.测试数据125.心得体会及问题125.1心得125.2问题及不足136.元件清单147.所用器件介绍147.1 比较器LM339147.2 F/V转换器LM331177.3 反相器/反相加法器OP071918一.电路设计1.1设计方案选择本组本次设计共有两个供选方案。1）用通用型运算放大器构成微分器，其输出与输入的正弦波与频率成正比。2）直接应用频率电压转换变换专用集成块LM331其输出与输入的脉冲信
2、号重复成正比。因为方案二的性价比更高，所以选择第二种方案。1.2电路主要框图反相加法器F/V转换器输入信号400Hz4000Hz 正 方 直 0.4V 2V反相器过零比较器 弦 波 流 4V 10V 波 0.4V4V 参考电压1.3设计（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400Hz-4000Hz,在调试过程中，挑选中间的几个值进行测试。（2）比较器选集成电路LM339，使由函数信号发生器产生的正弦波转化为方波。（3）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在0.4-4V。（4）反相器采用比例为-1，
3、通过集成芯片OP07实现。(5）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2-10V。1.4电路原理频率-电压转换器电路是由比较器，F/V变换器，反相器和反相加法器组成，在各集成电路接通电源正常工作的情况下，输入正弦信号，通过比较器电路将正弦信号转换为方波信号后输出，然后再由F/V转换器电路将方波转换为所需要的直流电压信号后输出，反相器电路将输入进来的直流信号转换为原来的反相电压信号输出，输出信号和参考电压VR一起组成加法运算的两个输入电压信号，通过加法运算电路的功能和调节参考电压的大小输出满足条件的直流电压信号。二.部分电路设计2.1比较器2.1.1电路图由于本次比
4、较器的作用只是将输入的正弦信号转换为方波信号，所以可以选用最简单的过零比较器实现这一目标，电路图如图所示：2.1.2工作原理比较器是一种用来比较输入信号Vi和参考电压VREF的电路。而输入信号Vi则加在远算放大器的同相输入端。这时，运放处于开环工作状态，具有很高的开环电压增益。当输入信号Vi小于0时，运放将处于负饱和状态，VO=VOL；当输入信号Vi升高至大于0时，运放处于正饱和状态，VO=VOH。当Vi在参考电压VREF附近有微小的减小时，输出电压将从正的饱和值VOH过渡到负的饱和值VOL；若有微小的增加，输出电压又将从负的饱和值VOL过渡到正的饱和值VOH。2.2频率-电压转化器2.2.1
5、 LM331内部原理图引脚说明脚是输出端(恒流源输出)脚为输入端(输入脉冲链)脚接比较电平。2.2.2 LM331工作原理当输入负脉冲到达时,由于脚电平低于脚电平,所以S=1(高电平)，=0（低电平）。此时放电管T截止，于是Ct由VCC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与脚接通，使CL充电，VCL按线性增大（因为是恒流源对CL充电）。经过1.1RtCt的时间，VCt增大到2/3VCC时，则R有效（R=1，S=0）， =0，Ct、CL再次充电。然后，又经过1.1RtCt的时间返回到Ct、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
6、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（1.1RtCt）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（1.1RtCt）fiRL式中I是恒流电流，I=1.90V/RS式中1.90V是LM331内部的基准电压（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10A500A范围内调节，故RS可在190k3.8 k范围内调节。一般RS在10k
7、左右取用2.2.2 LM331外接电路在此，VCC=12V所以 Rx=50 取 =51 取 RS=14.2 则 Vo=fi10 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。Vo和fi的关系Fi(Hz)400800200030004000Vo(V)0.40.82.03.04.02.3反相器2.3.1反相器电路图2.3.2工作原理及参数计算因为都是直接耦合，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=100k（见图5-1-3），所以反相器的输入电阻应为100 k，因而取RL=100 k。反相器的Au=-1，所以R4=RL=10
8、0 k平衡电阻R5=RL/R4=50 k 取 R5=51 k。2.4反相加法器2.4.1反相加法器电路图2.4.2 工作原理及参数计算 （1）已知Vo3= -Vo2= -fi10-3V技术要求fi=400Hz时，Vo=2Vfi=4000Hz时，Vo=10V即 Vo=（109+fi/450）V （2）对照式和式，可见应有 (R10/R9)Vr=10/9若取R10=R9=20 k，则 Vr= -10/9VR6=9k，取R6=9.1k。平衡电阻R11R10/R6/R9=4.7 k。2.4.3 Vr值的获取为了保证Vr的值直接从-12v引入。如图：VR=(R8/R9)/Rw2+R7+(R8/R9)x1
9、2=10/9若取R8=1 k, R9=20k,则R8/R9=0.952 k则 R7=9.33k，Rw=0取R7=9.1k3.总体电路图4.测试数据fi(Hz)V01V02V0400-0.40.421.99800-0.810.852.891200-1.221.273.772000-2.022.115.552500-2.532.646.663000-3.043.267.774000-4.044.209.985.心得体会及问题5.1心得毫无疑问，大二的学习生活远比大一时来的丰富的多。课堂上我们不仅学到了与专业相关的理论知识。在课后，我们还有电路实验、模电实验、电工实习这样的课程来提高我们的动手能力以
10、及实际操作能力.而此次课程设计为我们将学到的专业基础理论知识用到实践中去提供了良好的实践平台。在做本次课程的过程中，通过学习、设计、仿真、完善设计，使我受益匪浅.此次课程设计,不仅让我更加熟悉书本上的知识, 将知识更加系统化,将自己学过的知识联系在实际中,解决一些日常生活中需要解决的问题,做到了真正的理论联系实际,在课程设计中,我第一次独立自主的查资料,设计电路,仿真等,学到了无法从课本上学到的知识,增强了自己的动手能力,还丰富了眼界,增强了自我的创新能力,和面对问题解决问题的能力。通过此次课程设计,使得我第一次全面地接触自己本专业的知识,使得我认识到自己专业的专业知识,为自己日后的学习打好了
11、基础。一周的模拟电子技术课程设计，让我懂得要设计一个成功的电路，必须要有耐心、毅力以及细心，当然有了这些还不够，我们还需要查阅相关资料。课程设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次课程设计就像以往的电工实习一样，完全是先个人独立去思考，独立动手去做，然后再
12、去和大家讨论。这使得我们在完善自身的同时，也培养了团队精神。5.2问题及不足1.硬件焊接过程中，没有接入电位器，而是直接通过计算，取近似的电阻进行了替换，虽然实验最终误差不大，但是仍旧限制了电路板的灵活性。2.使用proteus模拟仿真时，按照所涉及的电路图进行连线仿真时发现所要求的数值始终只有计算值的一半左右大小，但是实际焊接电路却没有出现问题，所以，为解决仿真中出现的问题，在仿真中又加入了一个由UA741构成的电压放大器。3.由于焊接工艺工艺及焊接手法的不熟练，所以电路板最后成品外观不是很好，同时由于没有 焊接上香蕉头，使得电路板在调试时，偶尔会出现接触不良的现象。6.元件清单编号元件/型
13、号数量编号元件/型号数量1LM33918电阻51K22LM33119电阻15K13OP07210电阻6.8K14电容470pf111电阻100K35电容0.01uf112电阻4.7K16电容10uf113电阻9.1K27电阻10K214电阻20K37.所用器件介绍7.1 比较器LM3397.1.1 LM339特点参数1）电压失调小，一般是2mV；2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v；3）他对比较信号源的内阻限制很宽；4）LM339 vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V；5）输出端电位可灵活方便地选用。6）差动输入电压范围很大，甚至能等于Vcc；7.1.2 LM339引脚图7.1.3 LM339引脚配置引脚符号功能1OUTPUT2输出端22OUTPUT1输出端13V+电源正4INPUT1-反相输入端15INPUT1+同相输入端16INPUT2-反相输入端27INPUT2+同相输入端28INPUT3-反相输入端39INPUT3+同相输入端310INPUT4-反相输入端411INPUT4+同相输入端412
