1、目錄一.電路設計11.1設計方案選擇11.2電路主要框圖11.3設計11.4電路原理2二.部分電路設計22.1比較器22.2頻率-電壓轉化器42.3反相器72.4反相加法器83.總體電路圖114.測試數據125.心得體會及問題125.1心得125.2問題及不足136.元件清單147.所用器件介紹147.1 比較器LM339147.2 F/V轉換器LM331177.3 反相器/反相加法器OP071918一.電路設計1.1設計方案選擇本組本次設計共有兩個供選方案。1）用通用型運算放大器構成微分器，其輸出與輸入的正弦波與頻率成正比。2）直接應用頻率電壓轉換變換專用集成塊LM331其輸出與輸入的脈沖信

2、號重復成正比。因為方案二的性價比更高，所以選擇第二種方案。1.2電路主要框圖反相加法器F/V轉換器輸入信號400Hz4000Hz 正 方 直 0.4V 2V反相器過零比較器 弦 波 流 4V 10V 波 0.4V4V 參考電壓1.3設計（1）本次設計函數發生器采用實驗臺的函數波形發生器。確定可調范圍設在400Hz-4000Hz,在調試過程中，挑選中間的幾個值進行測試。（2）比較器選集成電路LM339，使由函數信號發生器產生的正弦波轉化為方波。（3）F/V變換采用集成塊LM331構成的典型電路。通過參考書和報告上的指導書確定相關參數，測定輸出的電壓范圍在0.4-4V。（4）反相器采用比例為-1，

3、通過集成芯片OP07實現。(5）反相加法器同樣用芯片OP07實現，通過調節VR的大小。使輸出的電壓在2-10V。1.4電路原理頻率-電壓轉換器電路是由比較器，F/V變換器，反相器和反相加法器組成，在各集成電路接通電源正常工作的情況下，輸入正弦信號，通過比較器電路將正弦信號轉換為方波信號后輸出，然后再由F/V轉換器電路將方波轉換為所需要的直流電壓信號后輸出，反相器電路將輸入進來的直流信號轉換為原來的反相電壓信號輸出，輸出信號和參考電壓VR一起組成加法運算的兩個輸入電壓信號，通過加法運算電路的功能和調節參考電壓的大小輸出滿足條件的直流電壓信號。二.部分電路設計2.1比較器2.1.1電路圖由于本次比

4、較器的作用只是將輸入的正弦信號轉換為方波信號，所以可以選用最簡單的過零比較器實現這一目標，電路圖如圖所示：2.1.2工作原理比較器是一種用來比較輸入信號Vi和參考電壓VREF的電路。而輸入信號Vi則加在遠算放大器的同相輸入端。這時，運放處于開環工作狀態，具有很高的開環電壓增益。當輸入信號Vi小于0時，運放將處于負飽和狀態，VO=VOL；當輸入信號Vi升高至大于0時，運放處于正飽和狀態，VO=VOH。當Vi在參考電壓VREF附近有微小的減小時，輸出電壓將從正的飽和值VOH過渡到負的飽和值VOL；若有微小的增加，輸出電壓又將從負的飽和值VOL過渡到正的飽和值VOH。2.2頻率-電壓轉化器2.2.1

5、 LM331內部原理圖引腳說明腳是輸出端(恒流源輸出)腳為輸入端(輸入脈沖鏈)腳接比較電平。2.2.2 LM331工作原理當輸入負脈沖到達時,由于腳電平低于腳電平,所以S=1(高電平)，=0（低電平）。此時放電管T截止，于是Ct由VCC經Rt充電，其上電壓VCt按指數規律增大。與此同時，電流開關S使恒流源I與腳接通，使CL充電，VCL按線性增大（因為是恒流源對CL充電）。經過1.1RtCt的時間，VCt增大到2/3VCC時，則R有效（R=1，S=0）， =0，Ct、CL再次充電。然后，又經過1.1RtCt的時間返回到Ct、CL放電。以后就重復上面的過程，于是在RL上就得到一個直流電壓Vo（這與

6、電源的整流濾波原理類似），并且Vo與輸入脈沖的重復頻率fi成正比。CL的平均充電電流為i×（1.1RtCt）×fiCL的平均放電電流為Vo/RL當CL充放電平均電流平衡時，得：Vo=I×（1.1RtCt）×fi×RL式中I是恒流電流，I=1.90V/RS式中1.90V是LM331內部的基準電壓（即2腳上的電壓）。于是得：可見，當RS、Rt、Ct、RL一定時，Vo正比于fi，顯然，要使Vo與fi之間的關系保持精確、穩定，則上述元件應選用高精度、高穩定性的。對于一定的fi，要使Vo為一定植，可調節RS的大小。恒流源電流I允許在10A500A范圍內調

7、節，故RS可在190k3.8 k范圍內調節。一般RS在10k左右取用2.2.2 LM331外接電路在此，VCC=12V所以 Rx=50 取 =51 取 RS=14.2 則 Vo=fi×10 3V由此得Vo與fi在幾個特殊 頻率上的對應關系如下表所示。Vo和fi的關系Fi(Hz)400800200030004000Vo(V)0.40.82.03.04.02.3反相器2.3.1反相器電路圖2.3.2工作原理及參數計算因為都是直接耦合，為減小失調電壓對輸出電壓的影響，所以運算放大器采用低失調運放OP07。由于LM331的負載電阻RL=100k（見圖5-1-3），所以反相器的輸入電阻應為10

8、0 k，因而取RL=100 k。反相器的Au=-1，所以R4=RL=100 k平衡電阻R5=RL/R4=50 k 取 R5=51 k。2.4反相加法器2.4.1反相加法器電路圖2.4.2 工作原理及參數計算 （1）已知Vo3= -Vo2= -fi×10-3V技術要求fi=400Hz時，Vo=2Vfi=4000Hz時，Vo=10V即 Vo=（109+fi/450）V （2）對照式和式，可見應有 (R10/R9)×Vr=10/9若取R10=R9=20 k，則 Vr= -10/9VR6=9k，取R6=9.1k。平衡電阻R11R10/R6/R9=4.7 k。2.4.3 Vr值的獲取

9、為了保證Vr的值直接從-12v引入。如圖：VR=(R8/R9)/Rw2+R7+(R8/R9)x12=10/9若取R8=1 k, R9=20k,則R8/R9=0.952 k則 R7=9.33k，Rw=0取R7=9.1k3.總體電路圖4.測試數據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.心得體會及問題5.1心得毫無疑問，大二的學習生活遠比大一時來的豐富的多。課堂上我們不僅學到了與

10、專業相關的理論知識。在課后，我們還有電路實驗、模電實驗、電工實習這樣的課程來提高我們的動手能力以及實際操作能力.而此次課程設計為我們將學到的專業基礎理論知識用到實踐中去提供了良好的實踐平臺。在做本次課程的過程中，通過學習、設計、仿真、完善設計，使我受益匪淺.此次課程設計,不僅讓我更加熟悉書本上的知識, 將知識更加系統化,將自己學過的知識聯系在實際中,解決一些日常生活中需要解決的問題,做到了真正的理論聯系實際,在課程設計中,我第一次獨立自主的查資料,設計電路,仿真等,學到了無法從課本上學到的知識,增強了自己的動手能力,還豐富了眼界,增強了自我的創新能力,和面對問題解決問題的能力。通過此次課程設計

11、,使得我第一次全面地接觸自己本專業的知識,使得我認識到自己專業的專業知識,為自己日后的學習打好了基礎。一周的模擬電子技術課程設計，讓我懂得要設計一個成功的電路，必須要有耐心、毅力以及細心，當然有了這些還不夠，我們還需要查閱相關資料。課程設計過程中，我深刻的體會到在設計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因。總體來說，這次實習我受益匪淺。在摸索該如何設計電路使之實現所需功能的過程中，特別有趣，培養了我的設計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了設計電路的艱辛的同時，更讓我體會到成

12、功的喜悅和快樂。這次課程設計就像以往的電工實習一樣，完全是先個人獨立去思考，獨立動手去做，然后再去和大家討論。這使得我們在完善自身的同時，也培養了團隊精神。5.2問題及不足1.硬件焊接過程中，沒有接入電位器，而是直接通過計算，取近似的電阻進行了替換，雖然實驗最終誤差不大，但是仍舊限制了電路板的靈活性。2.使用proteus模擬仿真時，按照所涉及的電路圖進行連線仿真時發現所要求的數值始終只有計算值的一半左右大小，但是實際焊接電路卻沒有出現問題，所以，為解決仿真中出現的問題，在仿真中又加入了一個由UA741構成的電壓放大器。3.由于焊接工藝工藝及焊接手法的不熟練，所以電路板最后成品外觀不是很好，同

13、時由于沒有 焊接上香蕉頭，使得電路板在調試時，偶爾會出現接觸不良的現象。6.元件清單編號元件/型號數量編號元件/型號數量1LM33918電阻51K22LM33119電阻15K13OP07210電阻6.8K14電容470pf111電阻100K35電容0.01uf112電阻4.7K16電容10uf113電阻9.1K27電阻10K214電阻20K37.所用器件介紹7.1 比較器LM3397.1.1 LM339特點參數1）電壓失調小，一般是2mV；2）共模范圍非常大，為0v到電源電壓減1.5v；3）他對比較信號源的內阻限制很寬；4）LM339 vcc電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為

14、7;1V-±18V；5）輸出端電位可靈活方便地選用。6）差動輸入電壓范圍很大，甚至能等于Vcc；7.1.2 LM339引腳圖7.1.3 LM339引腳配置引腳符號功能1OUTPUT2輸出端22OUTPUT1輸出端13V+電源正4INPUT1-反相輸入端15INPUT1+同相輸入端16INPUT2-反相輸入端27INPUT2+同相輸入端28INPUT3-反相輸入端39INPUT3+同相輸入端310INPUT4-反相輸入端411INPUT4+同相輸入端412GND電源地13OUTPUT4輸出端414OUTPUT3輸出端37.1.4 LM339內部功能LM339集成塊內部裝有四個獨立的電壓

15、比較器，該電壓比較器的特點是：1）失調電壓小，典型值為2mV；2）電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；3）對比較信號源的內阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0（Ucc-1.5V）Vo；5）差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。LM339集成塊采用C-14型封裝，外型及管腳排列如圖。由于LM339使用靈活，應用廣泛，所以世界上各大IC生產廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數基本一致，可互換使用。LM339類似于增益不可調的運算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個

16、輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。當“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態可靠地轉換到另一種狀態，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻

17、，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因為當輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。7.1.5 LM339內部原理圖7.2 F/V轉換器LM3317.2.1 LM331引腳圖7.2.2 LM331引腳配置圖引腳號引腳名功能1Current Output電流輸出2Ref Current基準電流3Frequency Output頻率輸出4GND接地5R/C接 RC 定時電路6Thresholod閾值7Comparator Input比較輸入8VS電源7.2.3 LM331內部功能LM331 的內部電路組成由輸入比較器、定時比較器、R-S 觸發器、輸出驅動管、復零晶體管、能隙基準電路、精密電流源電路、電流開關、輸出保護管等部分組成輸出驅