第4章 频率变换电路基础
4.1非线性器件的伏安特性为212i a u a u =+，其中的信号电压为
1
cos cos cos22
cm c m m u U t U t U t ωΩΩ=+Ω+Ω
式中，c ωΩ?。求电流i 中的组合频率分量。 解：212i a u a u =+
2
122
2222
2212211cos cos cos 2cos cos cos 22211cos cos cos 2cos cos cos 2242cos cos cos co cm c m m cm c m m cm c m m cm c m m cm m c cm m c a U t U t U t a U t U t U t a U t U t U t a U t U t U t a U U t t U U t ωωωωωωΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ????
=+Ω+Ω++Ω+Ω ? ?
????
????=+Ω+Ω++Ω+
Ω ? ?????
+Ω+()
2
s 2cos cos 2m t U t t ΩΩ+ΩΩ ∴电流i 中的频率分量为c ω、Ω、2Ω、2c ω、4Ω、c ω±Ω、2c ω±Ω、3Ω。其中组合频率分量为：
c ω±Ω、2c ω±Ω。
4.2非线性器件的伏安特性为
(0)0(0)d g u u i u >?=?
式中，1122cos cos Q m m u U U t U t ωω=++。设2m U 很小，满足线性时变条件，且11
2
Q m U U =，求时变电
导()g t 的表达式，并讨论电流i 中的组合频率分量。 解：本题可用开关函数分析法来分析。
(0)()0(0)d d g u u i g s t u u >?==?
()0(0)
u s t u >?=?
∴时变电导11122()()cos cos323d d g t g s t g t t ωωππ??
==+-+ ???
L ∴()111122122()cos cos3cos cos 23d d Q m m i g s t u g t t U U t U t ωωωωππ??
==+-+++ ???
L ∴电流i 中的组合频率分量为12(21)n ωω-±（n N ∈）。
4.3两个信号的数学表达式分别为：1cos 2V u Ft π=，2cos20V u Ft π=。写出两者相乘后的数学表达式，并画出其波形图和频谱图。
解：121
cos2cos20(cos22cos18)2u u Ft Ft Ft Ft ππππ=?=+ （DSB 信号）
频谱表达式为
[](11)(11)(9)(9)2
f F f F f F f F π
δδδδ++-+++-
其波形与频谱图分别为
图4.3
(b)频谱
f
4.4一非线性器件的伏安特性为230123i a a u a u a u =+++，式中
112233cos cos cos Q m m m u U U t U t U t ωωω=+++
试写出电流i 中组合频率分量的频率通式，说明它们试由i 中的哪些乘积项产生的，并求出其中1ω、122ωω+、123ωωω+-的频率分量的振幅。
解：∵230123i a a u a u a u =+++且112233cos cos cos Q m m m u U U t U t U t ωωω=+++
∴电流i 所含的频率分量有：直流、基波分量（1ω、2ω、3ω）、二次谐波分量（12ω、22ω、32ω）、组合频率分量（12ωω±、13ωω±、23ωω±）、三次谐波分量（13ω、23ω、33ω）、组合频率分量（122ωω±、132ωω±、232ωω±、212ωω±、312ωω±、322ωω±、123ωωω+±、123ωωω-±）
。
4.5若二极管VD 的伏安特性曲线可用图题4.5（b ）中的折线来近似，输入电压为cos m o u U t ω=。试求图题4.5（a ）中电流i 各频谱分量的大小（设g 、L R 、m U 均已知）。
图题4.5
L
(a)
(b)
解：此电路可以实现半波整流功能。 根据图（a ）可得到：
0u >时，VD 导通，且1D
L
L
u i u u g
i R R -
-=
=，∴11L
L u gu
i gR R g
=
=
++
；
0u <时，VD 截止，0i =。
引入单向开关函数()s t ，且1(0)
()0(0)u s t u >?=?
，有
()1L
gu
i s t gR =
+
2122cos cos cos3123122cos cos cos3cos 2311
111cos cos 2cos 4cos 22331122cos cos 2cos 42315m o o o L m o o o o m o o o o m o o o gU t t t gR I t t t t I t t t t I t t t ωωωππωωωωππωωωωππππωωωπππ??
=
+-+ ?
+??
??
=+-+ ?
??
??
=++--+ ???
??=++-+ ?
??
L L L
L 1m m L gU I gR ??
=
?+??
故电流i 中各频谱分量及其大小分别为：直流分量（1
m I π
）
、基波分量（1
2
m I ）、偶次谐波分量（22
(1)m I n π
-，n 为偶数）
。
4.6同4.5题，试计算图题4.6电路中电流i 各频谱分量的大小。设变压器B 的变压比为1:2，VD1与VD2特性相同（如图题4.5（b ）所示）。
图题4.6
+ -+ -1D u 2D u
解：此电路可以实现全波整流功能。 根据图题4.6可得到：
0u >时，VD1导通、VD2截止，且11111D L
L L
u i u u gu i g
i R R gR -
--=
==
，∴11L gu
i gR =+；
0u <时，VD1截止、VD2导通，且2
2
221D L
L L
u i u u gu i g
i R R gR +
++=-
=-=-
，∴21L gu i gR =-+。 引入双向开关函数()s t ，且1(0)
()1(0)u s t u >?=?-
，有
()1L
gu
i s t gR =
+
244cos cos cos31344cos cos3cos 32
222cos 2cos 4cos 233244cos 2cos 4315m o o o L m o o o m o o o m o o gU t t t gR I t t t I t t t I t t ωωωππωωωππωωωππππωωπ
ππ??
=-+ ?
+??
??
=-+ ?
????=+--+
?
????=+-+
???
L L L L 1m
m L gU I gR ??
=
?+??
故电流i 中各频谱分量及其大小分别为：直流分量（2
m I π
）
、偶次谐波分量（24
(1)m I n π
-，
n 为偶数）。
桂 林 电 子 科 技 大 学 试 卷 2018-2019 学年第 一 学期 课号 BT122003_01 课程名称 电路分析基础（A 、B 卷; 开、闭卷） 适用班级（或年级、专业）17电子信息类 一．选择题：本大题共10个小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题意要求的，把所选项前的字母填在题后的括号内。 1、图1所示电路中，已知电流A I 3=，则a 、b 两端的电压U =( ) A ） －10V B ） 10V C ） 50V D ） －20V 2、图2所示电路中，已知元件A 放出功率10W ，则电流I =( ) A ） 1A B ） 2A C ） －1A D ） 5A 3、电路如图3所示，10Ω电阻吸收的功率为( ) A ） 1W B ） 0. 9W C ） 10W D ） 3W 4、图4所示电路原来处于稳态，A t i s 2cos 2=。0=t 时开关闭合，则换路瞬间的电感电流)0(+L i 为( ) A ） 1A B ） 0.5A C ） t 2cos A D ）t 2cos 2A 装 订 线 内 请 勿 答 题 图4 i L
5、如图5所示单口网络的等效电阻等于（ ） A ）2Ω B ）4Ω C ）6Ω D ）-2Ω 图5 6、如图6所示单口网络相量模型的等效阻抗等于（ ） A ）(3+j4) Ω B ）(0.33-j0.25) Ω C ）(1.92+j1.44) Ω D ）(0.12+j0.16) Ω 图6 7、某电路的阻抗为Ω+=510j Z ，则该电路的导纳Y 的实部为( ) A ） 0.2S B ） 0.08S C ） 0.04S D ）0.1S 8、如图7所示电路中负载获得的最大平均功率等于（ ） A ）2.5W B ）5W C ）10W D ）20W 图7 9、如图8所示谐振电路的品质因数为（ ） A ）0.01 B ）1 C ）10 D ）100 图8 10、如图9所示二端网络的功率因数为 ( ) A ） 0 B ） 1 C ） －0.707 D ） 0.707 Ω 4a b s u V t t u s )3cos(10)(=F 1_ Ω 4j
《模拟电子技术基础》课程设计报告题目电压/频率变换器 班级电科1124 姓名冯刚毅 学号201211911406 成绩 日期
课程设计任务书
一电压/频率变换器的设计方案简介 1.1 实验目的及应用意义 1．学习简单积分电路的设计与由555定时器组成的单稳态触发器。 2．用multisim设计出实验原题图，使V I变化范围：0∽10V，f o变化范围：0∽10kHz；并分析其功能原理。 1.3 设计思路 电压/频率变换器的输入信号频率f。与输入电压V i 的大小成正比，输入控制电压V i常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号做为控制电压，其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。 本设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一域值时，电容C再次充电。由此实现V i 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。 1.4 原理框图设计
电压频率转换器原理框图1.5 电路图
二电压频率变换器各单元电路设计 2.1 积分器设计 积分器采用集成运算放大器和R C 元件构成的反向输入积分器。具体电路如下： 2.2 单稳态触发器设计 单稳态触发器采用555 定时器构成的单稳电路。具体电路如下：
2.3 电子开关设计 电子开关采用开关三极管接成反向器形式，当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为0，当触发器输出为低电平时，三极管截止，输出近似等于+Vcc。 2.4 恒流源电路设计 恒流源电路可采用开关三极管T，稳压二极管D z 等元件构成。具体电路如下所示。当V1’为0时，D2，D3 截止，D4 导通，所以积分电容通过二极管放电。当V1’为1 时，D2，D3 导通，D4 截止，输入信号对积分电容充电。在单稳态触发器的输出端得到矩形脉冲。
.ffff5.1 频率/电压变换器* 一、概述 本课题要求熟悉集成频率——电压变换器LM331的主要性能和一种应用； 熟练掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。 二、技术要求 当正弦波信号的频率f i 在200Hz~2kHz 范围内变化时,对应输出的直流电压V i 在1~5V 范围内线形变化; 正弦波信号源采用函数波形发生器的输出(见课题二图5-2-3); 采用±12V 电源供电. 三、设计过程 1．方案选择 可供选择的方案有两种,它们是: ○ 1用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比. ○ 2直接应用F/V 变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比. 因为上述第○ 2种方案的性能价格比较高,故本课题用LM331实现. LM331的简要工作原理 LM331的管脚排列和主要性能见附录 LM331既可用作电压――频率转换（VFC ） 可用作频率――电压转换（FVC ） LM331用作FVC 时的原理框如图5-1-1所示. -输入比较器 定时比较器 + +56 7 1s Q T C t R t V CC 2/3V CC 9/10V CC s 置“1”端 置“0”端 R R L C L -V 0 fi 图5-1-1 +V CC Q + 此时,○ 1脚是输出端(恒流源输出),○6脚为输入端(输入脉冲链),○7脚接比较电平. 工作过程(结合看图5-1-2所示的波形)如下:
2/3V CC v ct t 1.1R t C t t 0V 0 v CL t 3.5v p-p V CC 1/f i t 1 s t 图5-1-2 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)，Q =0（低电平）。
试卷编号 命题人：审批人：试卷分类（ A 卷或 B 卷） A 大学试卷 学期：2006 至2007 学年度第 1 学期 课程：电路分析基础I 专业：信息学院05 级 班级：姓名：学号： （本小题 5分）求图示电路中 a、b 端的等效电阻R ab。 （本小题 6分）图示电路原已处于稳态，在t 0时开关打开，求则i 0 。 t0 4A 5 1F 0.5H 3 得分 题号一二三四五六七八九十 十十 总分得分 、得分 R ab =R2 得分
i(0+)=20/13=1.54A
（本小题 5 分）已知某二阶电路的微分方程为 则该电路的固有频率（特征根）为d 2 u dt 2 du 8 12u 10 dt 和___-6 ___ 。该电路处于阻尼 得分 （本大题6分）求图示二端网络的戴维南等效电路。u ab=10v, R0=3Ω 得分 （本小题 5分）图示电路中 , 电流I =0，求 U S。 Us=6v 得分 b
U=4.8V 得分 （本小题 5分） 电路如图示 , 求a 、b 点对地的电压 U a 、U b 及电流 I 。 3V U a =U b =2v, I=0A. 得分 （ 本 大 题10分 ） 试用网孔分析法求解图示电路的电流 I 1 、 I 2 、 I 3 。 I 1=4A, I 2=6A, I 3=I 1-I 2=-2A 得分 （本小题 10 分 ） 用节点分析法求电压 U 。 2 2V 1 I 1
（本大题12分）试用叠加定理求解图示电路中电流源的电压。 34 6+ 4A 4A 单独作用时， u'=8/3V; 3V 单独作用时， u'='-2V; 共同作用时， u=u'+u'='2/3V 得分 （本大题 12 分）试求图示电路中R L为何值时能获得最大功率，并计算此时该电路效率 Uoc=4v,R0=2.4Ω; R L= R0=2.4Ω时，获得最大功率 Pmax，Pmax＝ 5/3W; P s=40/3W，η＝ Pmax/ P s=12.5%。 100%为多
重庆邮电大学2008--2009学年第1学期考试 专业：自动化、测控 年级：07 班级：8107、8207、8307 课程名：电路分析 （A 卷） 考核方式：闭卷 一、填空题（5小题，每小题2分，共10分） 1．已知某电阻元件在非关联参考方向下的电压、电流分别为R U 、R I ，则 此电阻元件吸收的功率R P =------------。 2．理想变压器是即时性元件，无记忆功能，不储存能量，唯一的计算参数 为：————— 。 3．使用叠加定理求解电路，当令某一激励源单独作用时，其它激励源应置零，即独立电压源用 （开路或短路）代替，独立电流源用 （开路或短路）代替 二、单项选择题（共8小题，每小题2分，共计16分） 6．如图所示电路，电阻ab R 为（ ） A 2Ω B 4Ω C 6Ω D 3Ω 图6 7. 如图7所示，电路中产生功率的元件是：（ A 仅是电压源 B 仅是电流源 C 电压源和电流源都产生功率 D 确定的条件不足 图7 4．正弦信号的三个基本要素指的是 、 和 。 5．RLC 串联电路谐振条件的数学表达式为：——————————。
8．如图8所示电路，电压源和电流源释放的功率分别为（ ） A 12W ，-4W B –12W ，4W C 12W ，4W D –12W ，-4W 图8 9．如图9所示电路，开关K 断开前，电路已稳态。t =0时断开开关，则u (0+) 为（ ） A 0V B 3V C 6V D –6V 图9 10．如图10所示电路，其时间常数τ为（ ） A C R 2 B C R R R R 2 12 1+ C 2 R C D C R R R R 2 12 1+ 图10 11．如图11所示电路，I 1=9A ，I 2=8A ，I 3=3A ，则电流I 为（ ） A 14A B 10A C 20A D 4A 图11 12. 如图12所示, 电源角频率ω=5rad/s ，则阻抗Z ab 等于：（ ） A 2-j0.5Ω B 2-j2Ω C 2+j2Ω D 4+j2Ω 图12 13．如图13所示电路， )30cos(100)(?-=t t u ωV ，)30cos(20)(?+=t t i ωA ，则网络N 0的有功率P 为（ ） A 500W B 1000W C 2000W D 4000W 三、判断题（每小题2分，共8分） 图13 2Ω
命题人： 审批人： 试卷分类（A 卷或B 卷） A 大学 试 卷 学期： 2006 至 2007 学年度 第 1 学期 课程： 电路分析基础I 专业： 信息学院05级 班级： 姓名： 学号： (本小题5分) 求图示电路中a 、b 端的等效电阻R ab 。 1 R R ab =R 2 (本小题6分) 图示电路原已处于稳态，在t =0时开关打开， 求则()i 0+。 Ω
i(0+)=20/13=1.54A ( 本 大 题6分 ) 求图示二端网络的戴维南等效电路。 1A a b u ab =10v, R 0=3Ω (本小题5分) 图示电路中, 电流I =0，求U S 。 Us=6v
(本小题5分) 已知某二阶电路的微分方程为 d d d d 22 81210u t u t u ++= 则该电路的固有频率(特征根)为____-2________和___-6______。该电路处于___过_____阻 尼工作状态。 (本小题5分) 电路如图示, 求a 、b 点对地的电压U a 、U b 及电流I 。 U a =U b =2v, I=0A. ( 本 大 题10分 ) 试用网孔分析法求解图示电路的电流I 1、I 2、I 3。 I 1=4A, I 2=6A, I 3=I 1-I 2=-2A (本小题10分) 用节点分析法求电压U 。
U U=4.8V ( 本 大 题12分 ) 试用叠加定理求解图示电路中电流源的电压。 3V 4A 单独作用时，u ’=8/3V; 3V 单独作用时，u ’’=-2V; 共同作用时，u=u ’+u ’’=2/3V 。 十、 ( 本 大 题12分 ) 试求图示电路中L R 为何值时能获得最大功率，并计算此时该电路效率
第4章 频率变换电路基础 4.1非线性器件的伏安特性为212i a u a u =+，其中的信号电压为 1cos cos cos 22 cm c m m u U t U t U t ωΩΩ=+Ω+ Ω 式中，c ωΩ 。求电流i 中的组合频率分量。 解：212i a u a u =+ 2 122 222222 12211cos cos cos 2cos cos cos 22211cos cos cos 2cos cos cos 2242cos cos cos co cm c m m cm c m m cm c m m cm c m m cm m c cm m c a U t U t U t a U t U t U t a U t U t U t a U t U t U t a U U t t U U t ωωωωωωΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ???? =+Ω+Ω++Ω+Ω ? ? ???? ????=+Ω+Ω++Ω+Ω ? ?????+Ω+() 2 s 2cos cos 2m t U t t ΩΩ+ΩΩ ∴电流i 中的频率分量为c ω、Ω、2Ω、2c ω、4Ω、c ω±Ω、2c ω±Ω、3Ω。其中组合频率分量为： c ω±Ω、2c ω±Ω。 4.2非线性器件的伏安特性为 (0)0 (0) d g u u i u >?=? ?==? ?=?
机械与电子工程学院 课程设计报告 课程名称模拟电子技术课程设计设计题目电压频率变换器 所学专业名称电气信息类 班级电类114班 学号********** 学生姓名王*金 指导教师汪* 2012年12月23日
机电学院模拟电子技术课程设计 任务书 设计名称：电压频率转换器 学生姓名：王*金指导教师：汪* 起止时间：自2012 年12 月10 日起至2012 年12 月25 日止 一、课程设计目的 1).熟悉集成电路及有关电子元器件的使用; 2).了解电压平频率转换器主体电路的组成及工作原理; 3).学习电路中基本电路的应用以及单稳态触发器等综合应用。 二、课程设计任务和基本要求 设计任务： 1）.熟悉和应用比较器的构成及设计方法，尤其是迟滞比较器的应用。 2）.熟悉和应用积分器的构成和设计方法，了解电容在其中的工作原理。 3）.熟悉和简单应用二极管作电子开关的构成和设计方法。 4）.熟悉迟滞比较器与积分器之间的波形转换。 5）.熟悉掌握运用multisim画图、调试和仿真。 基本要求： 1).有明确的设计方案使操作简便易行。 2）.设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波，包括：积分器；电压
比较器。 3）.输入为直流电压0-10V。 4）.输出为f=0-500Hz的矩形波。 5).按规定格式写出课程设计报告书。
机电学院模拟电子技术课程设计指导老师评价表
目录 摘要和关键词 (1) 第一章设计指标 (2) 1.1 设计指标 (2) ◆ 1.1.1设计内容 (2) ◆ 1.1.2设计要求 (2) 第二章系统设计原理及内容 (2) 2.1 设计思想 (2) 电压/频率转换器原理框 (2) 第三章电路各模块方案设计 (3) 3.1 积分器的设计方案 (3) 3.2比较器的设计方案 (4) ◆ 3.2.1电压比较器 (4) ◆ 3.2.2过零比较器 (5) 3.3单稳态触发器 (6) 3.4低通滤波器 (6) 3.5模块的整合 (7) ◆ 3.5.1 电压/频率 (7) ◆ 3.5.2 频率/电压 (7) 第四章结束语 (8) 4.1心得体会 (8) 元件清单 (9) 参考文献 (9)
《电工电子技术》期末测验试卷 班级： 姓名： 得分： 一、填空题：（每题3分，共12题，合计 36 分） 1、用国家统一规定的图形符号画成的电路模型图称为 电路图 ，它只反映电路中电气方面相互联系的实际情况，便于对电路进行 分析 和 计算 。 2、在实际应用中，按电路结构的不同分为 简单 电路和 复杂 电路。凡是能运用电阻串联或电阻并联的特点进行简化，然后运用 殴 姆 定 律 求解的电路为 简单电路；否则，就是复杂电路。 3、在直流电路的分析、计算中，基尔霍夫电流第一定律又称 节点电流 定律，它的数学表达式为 。假若注入节点A 的电流为5A 和－6A ，则流出节点的电流 I 出 = -1 A 。 4、电路中常用的四个主要的物理量分别是 电压 、 电流 、 电位 、 电动势 。 它们的代表符号分别是 I 、 U 、 V 和 E ； 5、在实际电路中，负载电阻往往不只一个，而且需要按照一定的连接方式把它们连接起来，最基本的连接方式是 串联 、 并联 、 混联 。 6、描述磁场的四个主要物理量是： 磁通 、 磁感应强度 、 磁导率 和 磁场强度 ；它们的代表符号分别是 Φ 、 Ｂ 、 Ｕ 和 Η ； 7、电磁力F 的大小与导体中 电流I 的大小成正比，与导体在磁场中的有效 长度L 及导体所在位置的磁感应强度B 成正比，即表达式为： F = BIL ,其单位为： 牛顿 。 8、凡大小和方向随时间做周期性变化的电流、电压和电动势交流电压 、 交流电流 和 交流电动势 ，统称交流电。而随时间按正弦规律变化的交流电称为 正弦交流电 。 9、 有效值（或最大值） 、 频率（或周期、角频率） 和 初相位 是表征正弦交流电的三个重要物理量，通常把它们称为正弦交流电的三要素。 10、已知一正弦交流电压为u =2202sin(314t+45°)V ，该电压最大值为 220，角频率为 314 rad/s,初相位为 45° 、频率是 50 Hz 周期是 s 。 11、我国生产和生活所用交流电（即市电）电压为 220 V 。其有效值为 220 V,最大值为 V ，工作频率f ＝__50 __Hz ，周期为T ＝，其角速度ω＝__314___rad/s ，在1秒钟内电流的方向变化是__50___次。 12、在正弦电路中，用小写字母如i 、 u 等表示 瞬时 值，用大写字母如I 、U 等表示 有效 值 二、选择题：（每小题2分，共 24 分） 1、有一根阻值为1的电阻丝，将它均匀拉长为原来的3倍，拉长后的电阻丝的阻值为（D ） A 、1 B 、3 C 、6 D 、9 2、试计算长度为100m ，横截面积为的铝导线在常温20℃时(备注：20℃时，铝的电 电阻率ρ=×10-8 Ω.m)的电阻值是多少（ B ）。 ∑∑=出入I I
2006级工程专业 《电路分析基础》考试卷（A ）参考答案 一、判断题（满分10分，每小题1分） 1.√ 2.√ 3. × 4.√ 5. × 6. × 7.√ 8. × 9. × 10.√ 二、不定项选择题（满分20分，每小题2分） 1.d 2.d 3. c 4.b 5. c f 6. b 7.d 8. c e 9. ac 10.a f 三、计算题（满分25分，每小题5分） 1.如图5所示,Rx 为何值时，4V 电压源发出功率为0。 解： 0=I 1分 V U x 4= 1分 A I 32641== 1分 A I I I x 3 4032221=--=--= 1分 Ω===33 44x x x I U R 1分 2.求解如图6所示二端网络的等效电阻Rab 。 解： 11102I I U +-= → 18I U = 2分 I I I 51+= → 14I I =- 2分 I U 32-= →Ω-=32Rab 1分 3. 如图7所示电路，已知A I I 1021==,求?I 和?s U 。 解： 设 A I 0101∠=? 1分 则 V I U s 0100101∠==? ? 1分 则 A I 90102∠=? 1分 则 A I I I 45210901001021∠=∠+∠=+=??? 2分 图7 图5 图6
4.求解如图8所示二端网络的等效阻抗Zab 。 解： 2124? ??-=I j I j U 1分 2142???+-=I j I j U 1分 21???+=I I I 1分 21??=I I 1分 ??=I j U →Ω=1j Zab 1分 5. 实验室测量一个直流电压源，连接有2Ω电阻时，测得其端电压为8V ，连接有 12Ω电阻时，测得其端电压为24V ，求直流电压源的戴维南等效电路。 解： U U R R R s =+0 2分 8220=+s U R 2412120 =+s U R 1分 V U s 40= 1分 Ω=80R 1分 四、（满分11分） 解：①'9 36)18191(1i U +=+ 2分 ② '1.05 12i u U -= 2分 421=-U U 1分 136U u -= 1分 18 1U i = 1分 得： V U 181= 1分 V U 142= 1分 V u 18= 1分 A i 1= 1分 图9 图8
模电设计课程设计报告 题目：电压/频率变换器 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 2011年 1 月12 日
1 绪论 （1）电压/频率转换即v/f转换，是将一定的输入信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。它的功能是将输入直流电压转换频率与其数值成正比的输出电压，故也称电压控制振荡电路。 如果任何一个物理量通过传感器转换成电信号后，以预处理变换为合适的电压信号，然后去控制压控振荡电路，再用压控振荡电路的输出驱动计数器，使之在一定时间间隔内记录矩形波个数，并用数码显示，那么可以得到该物理量的数字式测量仪表。 图1 数字测量仪表 电压/频率电路是一种模/数转换电路，它应用于模/数转换，调频，遥控遥测等各种设备。 （2）F/V转换电路 F/V转换电路的任务是把频率变化信号转换成按比例变化的电压信号。这种电路主要包括电平比较器、单稳态触发器、低通滤波器等电路。它有通用运放F/V转换电路和集成F/V转换器两种类型。 1.1设计要求 设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波的电路,要求包括：积分器；电压比较器和一个将给定频率的矩形波转换为直流电压的电路，要求包括：过零比较器、单稳态触发器、低通滤波器等。 1.2 设计指标 (1）输入为直流电压0-10V，输出为f=0-500Hz的矩形波。 （2）输入ui是0~10KHZ的峰-峰值为5V的方波，输出uo为0~10V的直流电压。 2 设计内容总体框图设计 2．1 V/F转换电路的设计 2.1.1 工作原理及过程 积分器和滞回比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图 2所示，比较器输出的矩形波经积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成矩形波，这样便可构成三角波，矩形波发生器。由于采用集成运放组成的积分电路，因此可以实现
《电路与电子技术基础》期末考试试卷（A） 时间：120分钟 班级学号姓名成绩 【注意事项】 1.答题用黑色或兰色钢笔与圆珠笔，作图可以用铅笔； 2.除可以携带指定的文具用品（钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、绘图仪器、无存储功能的计算器）外，其他物品不准带入考场（手机必须关机，参考资料与书包全部放到教室前面）； 3.遇有试卷字迹不清、卷面缺损等问题，可以先举手，经监考人员同意后方可提问。 一、单项选择题（本题共40分，每题2分，将你认为正确的选项对应的字母填在括号内） 1．测得一放大电路中三极管各极电压如考试题图1所示：该管为（）。 A. PNP型硅管 B. NPN型硅管 C. PNP型锗管 D. NPN型锗管 2．正常工作状态下的稳压二极管，处于伏安特性曲线中的（）。 A. 正向特性工作区 B. 反向击穿区 C. 正向特性非工作区 D. 特性曲线所有区域 3．组合逻辑电路的设计是指（）。 A. 已知逻辑要求，求解逻辑表达式并画逻辑图的过程 B. 已知逻辑要求，列真值表的过程 C. 已知逻辑图，求解逻辑功能的过程 4．考试题图2所示电路的u S (t) = 2 cos t V，则电感电流 i L(t)的初相等于（）。 A. 26.6° B. －26.6° C. 63.4° D. －63.4° 5．电流并联负反馈对放大器的输入、输出的电阻的影响是（）。 A. 减小输入电阻及输出电阻 B. 减小输入电阻、增大输出电阻 C. 增大输入电阻、减小输出电阻 D. 增大输入电阻及输出电阻 6．考试题图3所示电路中的电压U为（）。 A. 5V B. -5V C. 10V D. 7V 7．TTL与非门中多余的输入端应接电平是（）。 考试题图3 ① -2V ③-2.2V -8V 考试题图1 考试题图2 u s(t
淮海工学院 课程设计报告书 课程名称：模拟电子技术课程设计 题目：频率/电压转换电路的设计系（院）：电子工程学院 学期：12-13-1 专业班级：电子112 姓名：孙开峰 学号：2011120658
1、概述 本设计实验要求对比较器、F/V变换器LM331、反相器和反相加法器的主要性能和应用有所了解，要能掌握其使用方法。同时要了解它们的设计原理。 本设计实验要求我们要灵活运用所学知识，对设计电路的理论值进行计算得到理论数据，在与实验结果进行比较。 1.1 主要设计要求 当正弦波信号的频率fi在200Hz~2kHz范围内变化时,对应输出的直流电压Vi在1~5V范围内线形变化; 正弦波信号源采用函数波形发生器的输出; 采用±12V电源供电. 1.2 设计方法 设计总体框图如下，可供选择的方案有两种，它们是： ○1用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比. ○2直接应用F/V变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比. 2、设计过程 2.1 函数信号发生器ICL8038芯片介绍 2.1.1 ICL8038作用 ICL 8038 是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路, 只需调整个别的外部元件就能产生从 0.001HZ～300kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调频信号输入端, 所以可以用来对低频信号进行频率调制。 2.1.2 ICL8038管脚介绍
图2 ICL8038 表1 引脚功能介绍
2.2 比较器的设计 过零比较器 过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。原理是利用比较器对两个输入电压进行比较。两个输入电压一个是参考电压Vr ，一个是待测电压Vu 。一般Vr 从正相输入端接入，Vu 从反相输入端接入。根据比较输入电压的结果输出正向或反向饱和电压。当参考电压已知时就可以得出待测电压的测量结果，参考电压为零时即为过零比较器。 用比较器构造的过零比较器存在一定的测量误差。当两个输入端的电压差与开环放大倍数之积小于输出阈值时探测器都会给出零值。例如，开环放大倍数为106，输出阈值为6v 时若两输入级电压差小于6微伏探测器输出零。这也可以被认为是测量的不确定度。 2.3 F/V 变换电路的设计 2.3.1 F/V 变换器的简单介绍 LM331是美国NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。LM331 的动态范围宽, 可达 100dB ; 线性度好, 最大非线性失真小于 0.01% ,工作频率低到0.1Hz 时尚有较好的线性;变换精度高,数字分辨率可达12位; 外接电路简单,只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路,并且容易保证转换精度。 2.3.2 LM331 器件管脚图及管脚功能 VI + — A +V CC —V EE Vo 图3 过零比较器
电子电路基础课程期末测试卷（ A 卷） 学校：姓名：学院：班别： 一、单项选择题 1.关于交流电路的阻抗，以下说法正确的是（ B ）。 A．是相量，可以用相量图表示 B.是复数，称为复阻抗 C.不可能是纯实数 D.是总电压与总电流之比 2.由电源和若干个电阻组成的电路中，关于功率的说法正确的是（ D ）。 A．功率不存在负值 B.电源不会消耗功率，只能提供功率 C. 交流电正负交变，不消耗功率 D.电路的功率之和为0 3.已知纯电容电路 X C 8 ，电流为 10A，则电路的视在功率为（ B ）。 A． 800sin45 B.800VA ( 伏安 )C.800WD.800Var ( 无功 ) 4. 关于等效电源的说法正确的是（ D ）。 A．理想电流源可以等效为理想电压源 B.电源的等效变换只适用于直流电路 C.电源之间不能进行等效变换 D.可以将含有内阻的电压源等效为电流源 5. 为了实现稳压，稳压二极管在电路中的正确使用是（ B ）。（尖头算正极） ++++ — ——— A. B. C. D. 6.已知V,= 90 I 42 A,无功功率为（ A ）。 P=UI72-42=30度 sin30*p U 10072 VA 是视在功率单位 A. 4.5KVar var(无功功率单位 ) B. 7.94Kvar C. 9KVA D. 4.5KW 7.万用表测量交流电压，其读值是交流电的（ D ）。交流电压 =电压×根号 2 A．平均值 B.最大值 C.瞬时值 D.有效值 8.关于电路分析中电流的参考方向说法错误的是（D）。 A．参考方向的设置不会影响计算结果 B.计算结果为负，说明实际方向与参考方向相反 C. 参考方向可以根据需要指定 D.参考方向要与实际方向一致
《电路分析基础》期末试卷(B) 一、是非题（10小题，每题2分，共20分） 1.如果选定电流的参考方向为从标有电压“+”段指向“-”端，则称电流与 电压的参考方向为关联参考方向。（） 2.电压、电位大小都与参考点的选择有关。（） 3.n个电阻并联，并联的电阻越多，等效电阻值就越大。（） 4.电容元件和电感元件的无功功率不为零，电阻元件的无功功率也不为零。 （）5.提高功率因素是为了提高设备容量利用率，同时减少了线路电能损耗。 （）6．若电压与电流取关联参考方向，则容性负载的电压相量一定滞后其电流相量。（）7.谐振电路的特点是端口处的电压和电流同相位。（） 8．对称三相负载Y 30。（）流0 9.谐振电路的品质因数越大，其抑制作用越强，且选择性（选频特性）越好。 （）10.电感和电容的感抗和容抗变化规律是随着输入频率增大，感抗变大，容抗 变小。（） 二、单项选择题（10小题，每题3分，共30分） 1. 当电路中当电流的实际方向与电流的参考方向相反时，该电流（） (A) 取为正值 (B)取为负值 - 1 -
适用专业 17 光伏工程技术 考试方式(闭卷) 考试时间为 120 分钟 (C) 不能肯定是取正值或负值 （D ）有时取为正值，有时取为负值 2．将电源置零，下列叙述中正确的是( ) （A ）电压源开路 ，电流源短路 （B ）电压源短路 ，电流源开路 （C ）电压源短路 ，电流源短路 （D ）电压源开路 ，电流源开路 3．关于电源等效变换的关系，下列叙述哪个是正确的（ ） （A ）当一个电压源s U 与一个电流源s i 相串联时，可以等效为电压源 （B ）当一个电压源s U 与一个电流源s i 相并联时，可以等效为电流源 （C ）当一个电压源s U 与一个电阻R 相串联时，可以等效为电压源 （D ）当一个电压源s U 与一个电阻R 相并联时，可以等效为电压源 4. 电阻的并联作用是（ ）。 (A)分压 （B ）分流 （C ）即可分压又可分流 （D ）都不能 5. 非电场力把单位正电荷从电源的负极移到电源的正极所做的功称为 电源的（ ） （A ） 电动势 （B ）电压 （C ）电流 （D ）都不是 6.某正弦量为40)t ω-，其电压的有效值相量为 （ ）。 （A ）22040-∠ （B ）22040∠ （C ）22040∠- （D ）220140∠- 7.在正弦稳态电路中，指出下列哪一项一般不满足功率守衡定律（ ）。 （A ）有功功率 （B ）无功功率 （C ）视在功率 （D ）复功率 8.处于谐振状态的RLC 串联电路，当电源频率升高时，电路将呈（ ）。 （A ）电阻性 （B ）电感性 （C ）电容性 （D ）视电路元件参数而定
电压频率与频率电压 转换电路 2011年8月24日
目录： 摘要： (2) Abstract: (2) 一、设计方案 (3) （一）、电压频率转换电路 (3) 1.基于555定时器的电压频率转换： (3) 2.基于LM331的电压频率转换： (4) （二）、频率电压转换电路 (5) 1.基于LM2907的频率电压转换： (5) 2.基于LM331的频率电压转换 (5) 二、主体电路设计 (8) 三、电路安装 (9) （一）、电压频率转换电路 (9) （二）、频率电压转换电路 (10) 四、系统调试： (10) （一）VFC: (10) （二）FVC： (11) 1
摘要： 本系统利用了LM331的原理及性能设计了频率电压以及电压频率转换电路，实现了0Hz--10kHz频率与0—10V电压的相互转换，电路简单，转换结果线性度好。 关键字：LM331 频率电压转换滤波 Abstract: The system uses the principle and characteristic of LM331 to design the frequency-to-voltage and the voltage-to- frequency conversion circuits, realizes the frequency of 0Hz--10kHz and the voltage of 0 - 10V’s transformation , the circuits are simple and result have good linearity. Key-word: LM331 frequency voltage transformation filter 2
本试卷共2页 第1页 得分 评分人 得分 评分人 得分 评分人 成都工贸职业技术学院 2018-2019学年第二学期 《电路基础》补考试卷 一、填空题：（每空2分，共20分） 1、一个完整的电路都必须有电源、 和中间环节三个基本部分组成。 2、流过元件的电流实际方向与参考方向 时电流为负值。 3、电路中两点间的电压就是两点间的 之差。 4、某元件上电压和电流的参考方向不一致时，称为 方向。 5、如果P <0, 表明该元件 功率。 6、实际电流源的电路模型是理想电流源与电阻的_________组合。 7、支路电流法是以_________为未知变量，直接应用基尔霍夫定律列出所需要的方程组。 8、对称三相交流电动势的特征是：各相电动势的最大值相同；频率相等；彼此间的相位互差 。 9、三相电动势达到最大值的先后次序称为 。 10、戴维南定理中，除去电源的方法是 。 二 、选择题（每题2分，共16分） 1、已知两个正弦量为i 1=10sin(314t-90°)A,i 2=10sin(314t-30°)A,则（ ） A 、i 1 比i 2超前60° B 、i 1 比i 2滞后60° C 、i 1 比i 2超前90° D 、不能判断相位差 2、用支路电流法求解一个具有n 条支路，m 个节点（n>m ）的复杂电路时，可以列出的节点电流方程为 （ ） A.n 个 B.m 个 C.(n-1) 个 D.(m-1) 个 3、理想电流源的内阻为（ ）。 A 、0 B 、∞ C 、有限值 D 、由外电路来确定 4、在三相四线制电路中，通常所说的220伏和380伏指的是电压的（ ）值。 A 、平均 B 、最大 C 、有效 D 、瞬时 5、已知电流ｉ＝4ｓｉｎ（314ｔ－45°）Ａ，当t=0.01时，电流的瞬时值是（ ）A 。 A 、2√2 B 、4 C 、2 D 、-2√2 6、纯电容电路中，下列各式中正确的是（ ） A 、i=u/Xc B 、i=u/ C ω C 、I=ωCU D 、I=U/ωC 7、将三相负载接入三相电源电路中，是采用Ｙ形还是△形接法，主要依据是（ ） A 、电源线电压的大小 B 、电源相电压的大小 C 、负载的额定电压大小 D 、电源的线电压和负载和额定电压大小 8、三相对称负载在同一三相对称电源中分别接成三角形和星形，则负载作三角形连接时的功率是作星形连接时的功率（ ）倍。 A 、１ B 、 C 、3 D 、2 三 、判断题（每题2分，共24分） I 1、 + U - 由左图可知电压与电流的参考方向为非关联 。（ ） 2、电阻串联时，各个电阻的电压与其阻值成反比。（ ） 3、电阻并联时，通过各个电阻的电流与其阻值成反比。（ ） 4、角频率w 是指正弦量单位时间内所经历的相位角。（ ） 5、任意回路都是网孔。 ( ) 6、一个电路只有两个端钮与外部相连时，叫做二端网络。（ ） 7、相位差就是两个同频率的正弦交流的初相之差。（ ） 8、理想电流源输出的电流是一个定值或一定的时间函数，与它两端的电压无关。（ ） 9、T 、f 和w 都能反映正弦量变化的快慢，w 越大，即f 越大(T 越小)，正弦量变化越快。（ ） 10、我国日常生活中使用的工频交流电的频率60HZ 。（ ） 题 号 一 二 三 四 五 总 分 得 分 教学系 专业班级：__________________ 姓名：______________ 学号：____________ ——————―――密――――――――――――――――――――封―――――――――――――――――――――――――――线――――――
- 1 - 《电路分析基础》期末试卷(A) 一．是非题（10小题，每题2分，共20分） 1. 当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，且通过计算功率为正，则该元件是发出功率。 （ ） 2. 诺顿定理可将复杂的有源线性二端口电路等效为一个电流源与电阻并联的 电路模型。 （ ） 3. 叠加定理适用任何电路，电压、电流、功率都可叠加。 （ ） 4. 各种等效变换，“等效”二字的含义是对内、外部电路都等效。 ( ) 5. 电容元件和电感元件消耗的平均功率总为零，电阻元件消耗的无功功率总为零。 （ ） 6. 有功功率和无功功率都满足功率守恒定律，视在功率不满足功率守恒定律。 （ ） 7. 若电压与电流取关联参考方向，则感性负载的电压相量一定滞后其电流相量。 （ ） 8. 两个同频率正弦量的相位差等于他们的初相位之差，是一个与时间无关的常数。 （ ） 9. 对于RLC 串联电路，发生谐振时，电路阻抗最小，且为电阻性。（ ） 10. 倍。( ) 二．单项选择题（10小题，每题3分，共30分） 1. 已知一个4S U V =的理想电压源与一个2R =Ω的电阻相串联， 则这个串联电路对外电路来讲，可用（ ）来进行等效。
（A ）s 的理想电压源 （B ）2=s I A 的理想电流源与2R =Ω电阻相串联的电路 （C ）2s I A =的理想电流源 （D ）2s I A =的理想电流源与2R =Ω电阻相并联的电路 2. 2-2图所示电路中， （ ）。 （A ）2Ω （B ）3Ω （C ）4Ω （D ）5Ω 2-2图 3．三个阻值相等电阻R ，若由?联结变换成Y 联结，则Y R 为（ ）。 （A ） 13R ? （B ）1 2 R ? （C ）R ? （D ）3R ? 4．已知一个10s I A =的理想电流源与一个2R =Ω的电阻相串联，则这个串联 电路的等效电路可用（ ）表示 （A ）20=s U V 的理想电压源 （B ）10s I A =的理想电流源 （C ）5s U V =的理想电压源与2R =Ω电阻相串联的电路 （D ）20=s U V 的理想电压源与10R =Ω电阻相并联的电路 5. 电阻的串联作用是（ ）。 (A)分压 （B ）分流 （C ）即可分压又可分流 （D ）都不能
基于单片机的电压频率转换电路设计、装配与调试 1．电压频率转换电路 图3-13 LM331构成单片机V/F数据采集前向通道电原理图 1．电路工作原理分析 LM331片内能隙基准电路产生1.9V直流电压送到2脚，并钳位在1.9V上。当2脚外接R S+R S’，后形成基准电流i＝1.9/(R S+R S’)。本例i＝1.9/(12k+R S’)，i max＝1.9/12k＝158μA，i min＝1.9/17K＝112μA。 片内输入比较器的两个输入端：7脚接被测输入电压V IN。6脚为阈值电压V X,并与电流输出端1脚相连。外接R L、C L电路。片内定时比较器两个输入端：一个在片内通过R、2R电阻分别与V CC、GND相连；获得固定的比较电压2/3V CC。另一个输入端5脚接Rt、Ct相连；获得随Ct充电状态变化的电压V5。V5与2/3V CC 比较，当Ct充电到V5>2/3V CC时，定时比较器使片內R-S触发器复位。在R-S 触发器复位状态下电流开关断开，输出驱动晶体管截止，使Ct开始放电。片內R-S触发器与定时比较器和复位晶体管以及外接Rt、Ct构成一个单稳脉冲定时器。定时周期T＝1.1Rt×Ct。 当输入比较器的V IN>V X时，启动单稳脉冲定时器并导通频率输出晶体管，使3脚连接的光电耦合器导通。同时片内开关电源导通电流i通过1脚向C L充电，Vx逐渐升高；当Vx上升到V IN
注入C L 的平均电流IA VE ＝i ×t ×fout 严格地等于Vx ／R L 。IA VE ＝i ×t ×fout ＝ Vx/R L 。又V IN ≈V X ，故有： i ×t ×fout ≈ Vx/R L fout ＝t i R V L IN ??＝)'/(9.11.1RS RS C R R V t t L IN +???＝t L IN C Rt R RS RS V ???+?09.2） ’（ 根据已知电路参数R S +R S ’＝15k ，R L ＝100k ，Rt ＝6.8k ，Ct ＝0.01μF fout ≈000001.001.010008.6100010009.2001015????????IN V ＝1000VIN 可得当V IN =1V 时，fout=1000HZ 。V IN =10V 时，fout=10000HZ ，线性度可达0.01`％。 输入电压V IN 经一个R C 低通滤波器消除干扰，进入输入端7脚。R C 滤波器截止频率fo 为: fo ＝112C R V IN π=000001 .04.010*******.321?????≈16HZ R S 、R L 、Rt 和Ct 直接影响转换结果，对元件精度有一定要求，可根据转换精度适当选择。R S 、R L 、Rt 和Ct 要选用低温漂的稳定元件，C L 虽对转换结果无影响，但应选择漏电流小的电容。 3. 频率测量程序设计 LM331的3脚输出脉冲频率信号经光电耦合器隔离后，送入8031。由单片机程序对被测信号频率进行计数，或测定被测信号的周期，即可有两种方法。被测量信号频率fout ＝0～10KHZ ，当单片机系统时钟为6MHZ 时，T0或T1定时 脉冲fc=6MH Z ／12=500 KH Z ，由测频公式fout ＝ c x n n *fc (x n 为被测信号计数值，c n 为定时脉冲计数值)，当c n 固定时，为频率法，当x n 固定时，为周期法。 由于定时的起始、结束边沿与被测的计数脉冲边沿不同步，将出现±1个被测的计数脉冲的误差δ，误差δ与被测量信号频率fout 有关，fout 越低，误差δ越大。要实现高精度频率测量，可采用同步计数技术来改善误差δ。用频率低的被测信号来控制定时计数的起始、结束（同步），此时产生的±1个脉冲的误差δ为±1个频率高的定时计数脉冲，降低了误差δ。同步计数时序见图3-14，fout-