第四章DC-DC变换电路
第一节概述
一、DC-DC电路的功能
1）直流电幅值的变换
2）直流电极性的变换
3）直流电路阻抗变换
4）有源滤波
二、常用无变压器隔离DC-DC开关变换电路
1）降压变换电路（BUCK电路）
2）升压变换电路（BOOST电路）
3）升降压变换电路（BUCK- BOOST电路）
4）库克电路（CUK电路）
三、常用变压器隔离DC-DC开关变换电路
1）正激式变换电路
2）反激式变换电路
3）桥式变换电路（本课程不作要求）
四、控制方式
1）脉冲频率调制（PFM）
一个周期内开关接通时间不变，但开关频率（周期）按要求变化，从而改变开关接通的占空比（t on/T）。
2）脉冲宽度调制（PWM）
开关频率（周期）不变，但一个周期内开关接通时间按要求变化，从而改变开关接通的占空比（t on/T）。
两种方法都可以改变占空比，从而改变输入与输出的关系，但PFM由于
频率变动，不易滤波，因此常用PWM方式。
第二节降压变换电路（BUCK电路）
一、分析假定
1、晶体管、二极管具有理想特性
2、电感足够大，电感电流连续，电感无损耗
3、电容足够大，电容电压脉动可以忽略，电容无损耗
4、输入直流电压无脉动
5、电路处于稳态
（以上假定是对实际工况在一定条件下的近似）
（电路波形先做分析，然后再介绍工作过程分析）
波形说明：
1、 由于电感电流连续，稳态时VT 开通瞬间电流大于等于零；
2、 由于忽略电容上电压变化，输出电流基本不变；
3、 由于稳态时一个周期内电容上的电压波动必须平衡（否则电压会有持续漂移），电容上
的充放电在一个周期内保持平衡。
4、依据电路拓扑，电源输入平均电流与电感电流的关系有： VT in i I = 二、工作过程分析
1、输入输出电压关系分析
a 、 晶体管导通状态（t 0≤ t≤ t 1=K T ）
VD 关断，电路拓扑如图4-1b ，依据假定条件，u d 和 u o 维持不变，为恒定值。
t
i
L
u u u d d o d L =-= （u d - u o ）为常数，电流变化为线性
b 、 二极管VD 导通模式（t 1≤ t ≤T ）
晶体管关断，电感续流，二极管导通，电路拓扑如图4-1c
由于U o 维持不变，输出电流线性变化
c 、输出特性分析
考虑到电路稳态工作时的周期性，第一阶段和第二阶段的 ?I 相等
2、输入输出电流关系
由假定电路无损，输入输出能量守恒，有：
I 为电源输入电流
3、电感电流和输出电压脉动分析 1
o d )
(t L
U U I -=
?t
i
L
U d d o =1
2o d d t t I L t i L
U -?==L
t t U I )
(120-=
?L
t t U L t U U )
()(12o 1o d -=-d d 1d 21o KU U T
t
U t t U ===
o
d o o d I KU I U I U ==o KI I =fL
K
K U KT L K U t L U U I )1()1()(d d 1o d -=-=-=?1
12o d L d d t I
L
t I L t I I L t i L u u u ?=??=?-==-=
考虑到输出电压脉动很小（假定基本恒定），有? i L ≈? i C ，且有一周期内电容充放电平衡，根据图4-2中i c 波形，?Q 的时间为T/2。
电感的峰值电流：K o P L I I I ?+
=2
1
电感电流与输出电流的关系：o L I I =
思考：
1、 假定U o 不变，为什么有C U ? ？
实际电路中，o C U U %)2%1(-=?，是电源输出纹波，U o 可以看作基本不变。
2、如何计算实际电路参数？
已知：输入电压30V ，输出电压10V ，输出纹波峰值100 mV ，输出电流最 大1A ，最小100mA ，工作频率100kHz ，如何设计电路参数？
（1） 由C U U ?=?0，计算LC 的关系
（2） 最小输出电流与 L I ?的关系，见图中波形，由于电感电流连续，有
m in 2
1
o I I =?，计算L 的关系式。 （3） 由输入输出电压关系，计算K
（4） 由VTMAX LMAX I I =求得MOS 管的最大电流，同时依据波形计算电流 有效值，依此选择MOS 管的电流。
（5） MOS 管的最高工作电压为输入电压，依此选择MOS 管的耐压。
f
I T I Q 8212121?=
???=?2
d c 8)
1(8LCf K K U fC I C Q U -=?=?=
?
第三节升压式变换电路（BOOST）
一、分析假定条件
1、晶体管、二极管具有理想特性
2、电感足够大，电感电流连续，电感无损耗
3、电容足够大，电容电压脉动可以忽略，电容无损耗
4、输入直流电压无脉动
5、电路处于稳态
波形说明：
1、由于电感电流连续，稳态时VT 开通瞬间电流大于等于零；
2、由于忽略电容上电压变化，输出电流基本不变；
3、由于稳态时一个周期内电容上的电压波动必须平衡（否则电压会有持续漂移），电容上的充放电在一个周期内保持平衡。
4、依据电路拓扑，电源输入平均电流与电感电流的关系有： L in i I =
二、工作过程分析
1、输入输出电压关系分析
a 、 晶体管导通状态（t 0≤ t ≤ t 1=K T ）
VD 关断，电路拓扑如图4-3b ，依据假定条件，u d 和 u o 维持不变，为恒
定值。
b 、 二极管VD 导通模式（t 1≤t ≤ T ）
晶体管关断，电感续流，二极管导通，电路拓扑如图4-3c
c 、输出特性分析
考虑到电路稳态工作时的周期性，第一阶段和第二阶段的 ΔI 相等
其中：t 2 =T K= t 1 / T
2、输入输出电流关系
由假定电路无损，输入输出能量守恒，有：
其中：I 为电源输入电流
3、电感电流和输出电压脉动分析
1d
t L
U I =
?)
()(12o d t t L
U U I ---=?1
d 12o d )()(t L
U
t t L U U =---
d
d 122o 11
U K
U t t t U -=-=
o
d o o d I KU I U I U ==o 11I K
I -=fL
K U t L U I d 1d ==
?fC
K I C t I t i C t i C U t t c c 010000d 1d 11
1=≈==
???1
21221o d L d d t t I
L t t I I L t i L u u u -?-=--==-=1
d L d d t I L t i L
u u ?===
第四节 升降压式变换电路（BUCK-BOOST 电路） 一、分析假定条件
1、晶体管、二极管具有理想特性
2、电感足够大，电感电流连续，电感无损耗
3、电容足够大，电容电压脉动可以忽略，电容无损耗
4、输入直流电压无脉动
5、电路处于稳态
波形说明：
1、由于电感电流连续，稳态时VT 开通瞬间电流大于等于零；
2、由于忽略电容上电压变化，输出电流基本不变；
3、由于稳态时一个周期内电容上的电压波动必须平衡（否则电压会有持续漂移），电容上的
充放电在一个周期内保持平衡。
4、依据电路拓扑，电源输入平均电流与电感电流的关系有： VT in i I
二、工作过程分析
1、输入输出电压关系分析
a 、 晶体管导通状态（t 0≤ t ≤ t 1=K T ）
b 、 二极管VD 导通模式（t 1≤ t ≤ T ）
c 、输出特性分析
考虑到电路稳态工作时的周期性，第一阶段和第二阶段的 ?I 相等
2、输入输出电流关系
由假定电路无损，输入输出能量守恒，有：
3、电感电流和输出电压脉动分析
第五节 库克电路（CUK 电路）
1d
t L
U I =
?1
2o d d t t I L t i L
U -?==L t t U I )(1
20-=?L
t U L t t U I 1
d 120)(=-=
?d
d 121o 1U K
K
U t t t U -=-=
o
d o o d 1I U K
K
I U I U -=
=o
1I K
K
I -=fL K U t L U I d 1d ==?fC
K I C t I t i C t i C U t t c c 0
10000d 1d 11
1=≈==???1d L d d t I L t i L u u ?===
一、分析假定条件
1、晶体管、二极管具有理想特性
2、电感足够大，电感电流连续，电感无损耗
3、电容足够大，电容电压脉动可以忽略，电容无损耗
4、输入直流电压无脉动
5、电路处于稳态
波形说明：
图中第四个波形教材标
1、由于电感电流连续，稳态时VT 开通瞬间电流大于等于零；
2、由于忽略输出电容上电压变化，输出电流基本不变；
3、由于稳态时一个周期内电容上的电压波动必须平衡（否则电压会有持续漂移），电容上的
充放电在一个周期内保持平衡。
4、依据电路拓扑，电源输入平均电流、输出电流与电感电流的关系有： 1L in i I = 2o L i I =
二、工作过程分析
1、输入输出电压关系分析
a 、 晶体管导通状态（t 0≤ t ≤t 1=K T ）
由于电容C1的作用，二极管关断，电路如图4-7b 对于电感L1有：
同理，对于电感 L 2有：
b 、 二极管VD 导通模式（t 1≤ t ≤T ）如图4-7c
对于电感L1有：
对于电感L 2有：
c 、输出特性分析
考虑到电路稳态工作时的周期性，第一阶段和第二阶段的 ΔI 相等，由前 面的式子可以得到：
2、输入输出电流关系
由假定电路无损，输入输出能量守恒，有：
1111111211d d d t I
L t I I L t i L U L L ?=-==1
1d 1L t U I =?1
2
2121222
01t I
L t I I L U U L L C ?=-=-1
21
1
1211121
d 1t t I L t t I I L U U L L C -?=--=-1
12d 11)
)((L t t U U I C --=
?122
212212220t t I L t t I I L U L L -?=--=2
1202)(L t t U I -=?d d 121o 1U K K U t t t U -=-=o
d o o d 1I U K
K
I U I U -=
=o
1I K
K
I -=1
2
012)
(t L U U I C -=
?
02i i i C L += MOS 管电流峰值：
)(2
1
11)21()211(21020102212I I I K I I I I K K I I I L L VTM ?+?+-=?++?+-=+=
3、电感电流和输出电压脉动分析
电感电流脉动： L 1
L 2
输出电压脉动分析：
L 2电感电流平均值为I 0 晶体管导通：
由于
输出电压电流脉动很小，有：
流过电容的电流在一个周期内平均值为零，在T/2时间内有：
输出电容电压脉动：
4、电容C1电压：
? K
U K U U d
C -=
=
101
第六节 正向激励DC-DC 变换器
1
d 11d 1fL K U L t U I ==?2
d
d 221202)1()1()(fL KU K KU fL K L t t U I =--=-=?21L C i i =1
1101fC K I C t I U C ==?C L i i ?≈?22
4242T
I T I Q C ?=?=
?C
L f K U fC I C Q U C 22d 2
88=?=?=
?1
2
012)
(t L U U I C -=
?2
2021202)1()(fL KU T K L U L t t U I d
=-=-=
?
一、正向激励电路的特点 1、具有变压器隔离
2、变压器单向激磁，需要磁复位，限制占空比 K ≤N 1/(N 1+N 3)
3、BUCK 电路的变形
二、工作过程分析
1、输入输出电压关系分析
a 、 晶体管导通状态（t 0≤ t ≤t 1=K T ）
VD1导通，VD2、VD3截止，电感电压
b 、晶体管关断状态（t 1≤ t ≤ T ）
绕组N1中的激磁电流转移到绕组N3中，VD3导通，N3 绕组电压为U d 由于同名端的关系，N3绕组的电压具有反向去磁作用，形成磁复位。此时，
VD1关断，VD2导通。
c 、输出特性分析
考虑到电路稳态工作时的周期性，第一阶段和第二阶段的 ΔI 相等， 由前面的式子可以得到：
1
0d 12t I L U U N N u L ?=-=
L
t U N N U I 1
012d )/(-=
?1
2I I I -=?1
3o
d d t t I
L t i L U -?==d 1
2
U N N K U
=
波形说明：
1、 晶体管导通，线圈N1中感应电压d u t
N u =Φ
=d d 1
1，Φ呈线性变化 2、 输出电感电流连续，晶体管导通瞬间电流大于等于零（r L
I N N i +1
2
） 3、晶体管关断，VD2、VD3导通，N1线圈感应电压d u N N 3
1
第七节 反向激励DC-DC 变换器
一、反向激励电路的特点 1、具有变压器隔离
2、变压器先电感储能，然后传递储存能量
3、BUCK-BOOST 电路的变形 二、工作过程分析
1、输入输出电压关系分析
a 、 晶体管导通状态（t 0≤ t ≤ t 1=K T ）
VD1截止，电感L 1储能
b 、晶体管关断状态（t 1≤t ≤ T ） VD1导通，电感 L 1转移能量 磁能不变：
绕组N2的电感L 2：
输出电压U 0：
c 、输出特性分析
考虑到电路稳态工作时的周期性，第一阶段和第二阶段的 ?I 相等， 由前面的式子可以得到：
1
11111211
d d d t I L t I I L t i L U ?=-==1
1d L t U I =
?1221
22I N N I =
12
1
22)(L N N L =1
212
11211122121221222
0t t I
N N L t t I I N N L t t I I L U -?=--=--=d 1201U K
K N N U -
=
波形说明：
1、 储能电感电流连续，VT 开通时初始电流大于等于零。 由于d L U t
i L =d d 1
1
，电流呈线性增加。 2、 VT 关断时，变压器内部磁能不变，次级电流与初级电流关系在初始时与变比相关。由
于02
2
d d U t
i L L -=，电流线性减小。
本章作业：1、2、5、6
《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。
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 >?=? ?==? ?=?
长沙学院 课程设计说明书 题目125电压频率变换器的设计系(部) 电子与通信工程 专业(班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期
模拟电路课程设计任务书（20） 一．设计题目 电压频率变换器的设计 二．技术参数和设计要求 1. 技术参数 （1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。 （2）vi变化范围为0～10V。 （3）fo变化范围为0～10kHz。 （4）转换精度<1%。 2. 设计要求 （1）画出电路原理图或仿真电路图； （2）元器件及参数选择； （3）电路仿真与调试； （4）PCB文件生成与打印输出； （5）编写设计报告：包括设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 （6）答辩，在规定时间内完成叙述并回答问题。 三．设计工作量 设计时间一周，2012年下学期进行。 四．工作计划 星期一：布置设计任务，查阅资料； 星期二~星期四：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数； 星期五：撰写设计报告及使用说明书，进行个别答辩。 五．参考资料 1．彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997； 2．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005； 3．童诗白，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988； 4．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，2006 六．指导教师 马凌云 七．系部审批
长沙学院课程设计鉴定表
目录 一．技术参数和设计要求 (4) 1.1. 技术参数 (4) 1.2 设计要求 (4) 二．设计思路 (4) 三．单元电路设计 (6) 3.1积分器的设计： (6) 3.2单稳态触发器的设计 (6) 3.3电子开关的设计 (7) 3.4恒流源电路的设计 (8) 四、总原理图及元器件清单 (9) 4.1总原理图 (9) 4.2元器件清单 (9) 五、基本计算与仿真调试分析 (9) 5.1基本计算 (9) 5.2仿真数据 (10) 六、课程设计总结 (13) 七、参考文献 (14) 一．技术参数和设计要求 1.1. 技术参数 （1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。 （2）vi变化范围为0～10V。 （3）fo变化范围为0～10kHz。 （4）转换精度<1%。 1.2设计要求 （1）画出电路原理图或仿真电路图； （2）元器件及参数选择； （3）电路仿真与调试； 二．设计思路 这个电路主要是有积分器，单稳态触发器，电子开关和恒流电路组成。具体原理框图如下：
2 电压/频率转换电路 电压/频率转换即V/F 转换，是将一定的输入电压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。针对煤矿的特殊要求，我们只分析如何将电压转换成200～1000Hz的频率信号。 实现V/F 转换有很多的集成芯片可以利用，其中LM331是一款性能价格比较高的芯片，由美国NS公司生产，是一种目前十分常用的电压/频率转换器，还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。由于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。LM331可采用双电源或单电源供电，可工作在4.0～40V 之间，输出可高达40V，而且可以防止Vs短路。图2是由LM331组成的典型的电压/频率变换器。 其输出频率与电路参数的关系为： Fout= Vin·Rs/(2.09·R1·Rt·Ct) 可见，在参数Rs、R1、Rt、Ct确定后，输出脉冲频率Fout与输入电压Vin成正比，从而实现了电压-频率的线性变换。改变式中Rs的值，可调节电路的转换增益，即V和F之间的线性比例关系。将1～5V 的电压转换成200～1000Hz的频率信号，电路参数理论值为R =18kΩ，Ct=0.022uF，R1=100kΩ，Rs=16.5528kΩ，由于元器件与标称值存在误差，在
课程设计Ⅱ 题目电压频率变换器的设计 学生姓名学号 0810064013 所在院(系)物电学院 专业班级电子信息科学与技术081班 指导教师 完成地点陕西理工学院 2011 年 11月 16 日
设计题目：电压/频率变换器的设计 学生信息姓名性别男班级电信 081班 学号0810064013 任务要求 电压/频率变换器输入V i为直流电压（控制信号），输出频率为f0的矩形脉冲；且Vi 变化范围：0～10V；f0变化范围：0～10kHz；转换精度<1%。并且要有具体的仿真结果。 所需实验设备、器材、软件 计算机，protel软件 设计与制作方案、所用方法及技术路线 1.明确性能指标，仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 设计与制作进度 第一周：对protel软件的学习和总体设计； 第二周：对各部分功能的设计并且按时完成。 设计与制作完成情况 完成了用软件仿真来实现电压/频率的变换。硬件部分只设计了下电路没有实物。 设计与制作收获及总结：由于以前从未接触过protel，所以完全需要自学，书上的资料不够用，就去图书馆借书，上网查资料，发现问题，不断地改进，最终才得以克服。特别谢谢我们的指导老师刘东老师在我做课程设计过程中对我的耐心指导，以及同学的帮助。 学生签字年月日 设计与制作成绩（五级制） 指导老师签字年月日教研室意见 教研室主任签字年月日系领导意见 领导签字年月日备注：学生除填写本表相应的内容外，还应撰写一份完整的设计与制作报告.
第四章频率变换电路基础自测题 一、填空题 1.具有________功能的电路，属于非线性电路。 2.非线性器件具有________作用。表征非线性电阻性器件的动态参量是________。 3.根据非线性器件不同的工作状态，可用不同的函数对其近似。在分析方法上，主要采用 ________、________、________。 4.当作用于二极管的电压、电流较小时，可用________来进行分析，当激励信号较大时， 可用________来分析。 5.非线性器件具有________作用，其输出电流中所含组合频率分量的多少与________有 关。 6.相乘器是实现两个信号________，完成________功能的器件，它在高频电子技术中具有 十分广泛的用途。 7.相乘器电路可用来完成信号频谱的________，也可实现频谱________变换。 8.相乘器可实现较理想的相乘，进行频谱搬移，即输出端只存在两输入信号的________、 ________。 二、单项选择题 1.下列器件具有非线性特性的是________。 （1）滑动电位器（2）抽头电感器 （3）可变电容器（4）变容二极管 2.非线性器件的参数是________的函数。 （1）工作电压（2）工作电流 （3）工作电压、电流（4）指数 3.当非线性器件正向偏置，且输入信号较小时，一般采用________分析方法。 （1）幂级数展开法（2）线性函数 （3）线性时变分析法（4）开关函数分析法 4.当器件正向偏置，又有两个幅值相差较大的信号作用时，可采用________进行分析。 （1）幂级数展开法（2）线性函数 （3）线性时变分析法（4）开关函数分析法 5.两个幅值相差较大的信号作用在一个非线性器件上，且输入信号较小时，则此器件的工 作状态可认为是________。 （1）幂级数状态（2）线性工作状态 （3）线性时变工作状态（4）开关工作状态 6.二极管环形电路比二极管平衡电路输出组合频率分量要________。 （1）多（2）少 （3）一样（4）完全不同 7.二极管环形电路比二极管平衡电路输出的频率分量的幅度要________。
第4章 频率变换电路基础 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。 非线性器件的伏安特性为 (0)0(0)d g u u i u >?=??==??=?
模拟电路课程设计报告设计课题：电压/频率转换电路 专业班级：09电信本 学生姓名：赖新 学号：090802016 指导教师：曾祥华 设计时间：二0一一年一月一日
目录 一、设计任务与要求 二、方案设计与论证 1、方案一：电荷平衡式电路 2、方案二：复位式电路 三、单元电路设计与参数计算 1、±12V直流稳压电源 2、积分器 3、滞回比较器 四、总原理图及元器件清单 五、安装与调试 六、性能测试与分析 1、直流源的性能测试与分析 2、电压—频率转换电路的性能测试与分析 七、结论与心得 八、参考文献 附：物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表
电压/频率转换电路 一、设计任务与要求 ①将输入的直流电压（10组以上正电压）转换成与之对应的频率信号。 ②用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。（提示：用锯齿波的频率与滞回比较器的电压存在一一对应关系，从而得到不同的频率.） 二、方案设计与论证 电压-频率转换电路（VFC）的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故也称为电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。通常，它的输出是矩形波。 方案一、电荷平衡式电路： 如图所示为电荷平衡式电压-频率转换电路的原理框图。 电路组成：积分器和滞回比较器，S为电子开关，受输出电压uO的控制。 设uI<0，； uO的高电平为UOH，uO的低电平为UOL； 当uO=UOH时，S闭合，当uO=UOL时，S断开。 当uO=UOL时，S断开，积分器对输入电流iI积分，且iI=uI/R，uO1随时间逐渐上升；当增大到一定数值时，从UOL跃变为UOH，使S闭合，积分器对恒