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集成电路原理及应用课程设计报告题目VFC同步电压-频率转换器原理及应用授课教师学生姓名学号专业电子信息工程教学单位物理系完成时间 2011年6月17日VFC同步电压--频率转换器原理及应用摘要电压／频率变换电路（Voltage Frequency Converter）简称为U／F变换电路或U／F变换器（UFC），频率／电压变换电路简称为F／U变换电路或F／U 变换器（FUC）。
集成的U／F变换器和F／U变换器在电子技术、自动控制、数字仪表、通讯设各、调频、锁相和模数变换等很多领域得到了广泛的应用。
由于U／F和F／U变换器不需要同步时钟，所以在与微机连接时电路简单。
模拟电压变化转变成频率变换以后，其抗干扰的能力增强了，因此尤其适用于远控系统、干扰较大的场合和远间隔传输等方面。
U／F变换器和F／U变换器有模块式结构和单片集成式两种。
典型的变换方法有4种：积分恢复型、电压反馈型、交替积分型和恒流开关型。
单片集成的U／F和F／U变换器常采用恒流开关型，通常都是可逆的，既可作为U／F使用，也可作为F／U使用，具有体积小、本钱低的优点，但是外围元件较多，精度稍差些。
模块式变换器一般做成不可逆的专用变换器，通常将U／F和F／U设计成两种独立的模块。
其优点是外围元仵少，一般只有调零和调满刻度的元件在集成块的外面，本节以VFC100同步型U／F、F／U 变换器为例介绍U／F、F／U变换器。
第一章引言VFC100是一片功能很强的电压／频率转换器，采用电荷平衡技术，严格的复位组合周期取自外部时钟频率，能较好地消除误差及其他转换器所要求的外部定时元件的漂移。
它还采用高精度输入电阻来设置全刻度输入电压，在许多应用中无需外部调整就可获得所要求的精度。
外加同步频率可设置满量程频率输出，10V满量程输人电压由精密电阻提供。
单稳输出电路对优化输出脉冲宽度很有用，特别用在光学耦合和隔离电压传送中。
精准的5V基准电压可用于双极性输入偏置、激励电桥和传感器以及自动校准系统。
第4章 集成变换器及其应用4.1 阻抗变换器负阻抗变换器实际是一个同相放大器，其输入阻抗很高，输出电压为)1(2i o ZR U U +=∙∙当电阻R 1接入后，其等效输入阻抗将发生很大变化。
这时由输入电压i ∙U 引起的输入电流为1o i 1i )(R U U I I ∙∙∙∙-==等效输入阻抗为21ii ie R ZR I U Z -==∙由上式可知，从阻抗Z 变换到等效输入阻抗Z ie ，它不仅按比值R 1/R 2变化，而且其特性也由正变为负，因此称之为负阻抗变换器。
负阻抗变换器只适用于信号源内阻抗︱Z S ︱＜︱Z ︱的情况，否则易自激。
若︱Z S ︱＞︱Z ︱，则应将同相端和反相端位置互换。
若将Z 取为电阻R ，则等效输入阻抗为负电阻21ie R RR Z -= 称之为负电阻变换器。
若将Z 取为电容C ，则等效输入阻抗为电感e 221ie j j L CR R Z ω=ωω=其中， CR R L 221e ω=为等效模拟电感，所以称之为模拟电感变换器。
此等效模拟电感是随频率变化的。
阻抗模拟变换器在图中，运放A 1是同相放大器，起隔离作用和放大作用；运放A 2是阻抗变换电路。
下面分析此阻抗变换器的工作原理。
U iU o2U运放A 1的输出电压为)1(12i o1Z Z U U +=∙∙运放A 2的输出电压为34o134i o2)1(Z Z U Z Z U U ∙∙∙-+=可解得)1(3142i o2Z Z Z Z U U -=∙∙ 输入电流为5o2i 5i Z U U I I ∙∙∙∙-== 可解得等效输入阻抗为42531ii ie Z Z ZZ Z IU Z ==∙∙当选择不同性质的元件时，则可构成不同性质的阻抗模拟电路。
如可构成模拟对地电感、模拟对地电容、模拟对地负阻抗等。
模拟对地电感若取Z 1、Z 2、Z 3、Z 5分别为电阻R 1、R 2、R 3、R 5 ，而Z 4为电阻R 4和电容C 4并联阻抗，则构成等效模拟电感电路。
集成运算放大器的发展与应用1.引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称集成运放）是现代电子电路中的重要组成部分。
它的发展与应用经历了多个阶段，从早期的晶体管放大器到现代的高性能集成运放，其应用领域也在不断扩展。
本文将详细介绍集成运放的发展历程、应用领域、优势以及未来趋势。
2.集成运算放大器的发展2.1早期阶段在集成运放发展的早期阶段，人们主要使用晶体管搭建放大电路。
然而，这种方法的电路复杂，调试困难，且性能不稳定。
2.2晶体管放大器阶段随着晶体管技术的进步，人们开始将多个晶体管集成到一起，形成了晶体管放大器。
这种放大器具有更稳定的性能和更小的体积，但在使用上仍然存在一些不便。
2.3集成电路放大器阶段随着集成电路技术的发展，人们开始将多个晶体管和其他元件集成到一块芯片上，形成了集成电路放大器。
这种放大器具有更高的性能和更小的体积，同时降低了成本。
2.4现代集成放大器阶段随着电子技术的不断进步，现代集成放大器在性能、体积、成本等方面都得到了极大的提升。
同时，为了满足不同应用的需求，各种特殊类型的集成运放也应运而生。
3.集成运算放大器的应用领域3.1信号放大集成运放广泛应用于信号放大领域，用于提高信号的幅度和功率。
3.2模拟运算集成运放可以实现模拟运算，如加法、减法、乘法、除法等，广泛应用于模拟电路中。
3.3数字运算通过数字电路与集成运放的结合，可以实现数字信号的处理与运算。
3.4自动控制集成运放在自动控制系统中起到关键作用，用于实现各种控制算法。
3.5音频处理在音频处理领域，集成运放被广泛应用于音频放大和音效处理。
3.6其他领域除了上述应用领域外，集成运放还广泛应用于通信、测量、电力电子、医疗器械等多个领域。
4.集成运算放大器的优势4.1高增益集成运放具有较高的增益，能够实现对微弱信号的放大。
4.2低失真相比于分立元件搭建的放大电路，集成运放的失真更低。
集成运算放大器的原理与应用讲解1. 什么是集成运算放大器（Op Amp）？•集成运算放大器（Op Amp）是一种高增益、直流耦合、差分放大器，常被用于放大、滤波和电压比较等电路应用。
•Op Amp是一种集成电路芯片，通常包含多个晶体管、电阻和电容等被精确布局在一个芯片上。
2. 集成运算放大器的原理•Op Amp的核心是差动放大器，由两个输入端（非反馈端和反馈端）和一个输出端组成。
•在差动放大器中，非反馈端的输入信号被放大器放大，然后通过反馈回到非反馈端，从而形成放大器的反馈机制。
•Op Amp的增益由开环增益和反馈网络的配置决定。
3. 集成运算放大器的主要特性•增益：Op Amp具有非常高的开环增益，通常在105到108之间。
•输入阻抗：Op Amp的输入阻抗非常大，通常在106到1012欧姆之间。
•输出阻抗：Op Amp的输出阻抗非常小，通常在几十欧姆以下。
•带宽：Op Amp的带宽是指在给定增益下能够传输信号的频率范围。
4. 集成运算放大器的应用4.1 可逆放大器•可逆放大器是Op Amp最常见的应用之一，采用负反馈的方式将输出信号的一部分反馈到输入端。
•可逆放大器可以用于放大和滤波等电路，常用的配置包括反向放大器、比例放大器和积分器等。
4.2 比较器•Op Amp可以作为比较器使用，将输入信号与一个参考电压进行比较，输出高电平或低电平。
•比较器广泛应用于电压比较、电压检测和信号切换等电路。
4.3 运算放大器•运算放大器是一种特殊的Op Amp应用，采用负反馈的方式实现各种算术运算。
•常见的运算放大器电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。
4.4 滤波器•Op Amp可以用于构建各种类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
•滤波器可以用于信号调整、降噪和频谱分析等应用。
5. 集成运算放大器的选择与设计•在选择和设计集成运算放大器时，需要考虑参数如增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽和供电电压等。
