频率电压转换电路设计讲解

电压/频率转换器BG382的原理及应用1 概述在利用单片机设计的自动测量和控制系统中，经常要将电压信号转换为频率信号或将频率信号转换成电压信号。

这里要介绍的V/F和F/V转换器件BG382就可实现电压和频率的相互转换，而且具有较高的精度、线性和积分输入特性，利用它可以抑制串扰干扰。

如果将其输出的信号调制成射频信号或光脉冲，还可在不受电磁影响的情况下进行无线或光纤等远距离通信传输。

2 BG382的封装及引脚图1所示是BG382的外型封装形式。

其引脚及功能如表1所列。

表1 BG382的引脚功能3 BG382的V/F和F/V转换3．1 V/F转换电路图2所示是由BG382组成的简单V/F变换器，其输入为10mV~10V，输出为10Hz~1 0kHz，满刻度线性精度的典型值为±0.5%。

影响上面电路线性精度的原因是恒流源1端的电压会随输入端输入电压的变化而变化，从而使恒流源的性能变差，Io约为137μA。

如果输入电压由10mV变为10V，由此所引起的Io变化约为1μA，即对Io的影响为1/137。

而Io的变化将影响输出频率的变化，从而使线性精度的曲线上端向上翘；另外，由于集成电路内比较器的输入端，即6、7脚存在失调现象，影响了线性精度的低端；同时由于比较器的增益较低，也影响了其灵敏度，增大了误差。

以上电路仅适用于精度要求不高方面的应用，图3所示是由BG382组成的高精度V/F 转换电路，其精度可达±0.05%，该电路采用了由运放BG305和积分电容C1组成的有源积分电路，这个积分电路将负载输入电压变为正斜坡电压，当积分器输出达到BG382 内部比较器的比较电平时，单稳电路被触发，恒流源的电流Io从1端流出，使积分器的输出急剧下降，单稳输出结束时，斜坡输出电压上升，重复以上转换周期。

由于信号从运算放大器的反相端输入，因此要求输入信号为负值，如果信号从运算放大器同相端输入，则输入信号应为正。

基于LM331频率电压转换器电路设计LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。

该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。

宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。

电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。

在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建说明LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。

该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。

宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。

电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。

在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建的比较器电路，触发定时器电路。

在任何时刻，电流流过的电流输出引脚(引脚6)将输入频)的值成正比。

因此，输入频率(FIN)成正比的电压(VOUT)率和定时元件(R1和C1将可在负载电阻R4 。

电路图注意事项该电路可组装在一个VERO板上。

我用15V直流电源电压(+ VS)，同时测试电路。

LM331可从5至30V DC之间的任何操作。

R3的值取决于电源电压和方程是R3 =(VS - 2V)/(2毫安)。

根据公式，VS = 15V，R3 = 68K。

输出电压取决于方程，VOUT =((R4)/(R5 + R6))* R1C1 * 2.09V *翅。

壶R6可用于校准电路。

⾼频PWMDC_DC转换器的设计_应建华26卷第1期2009年1⽉微电⼦学与计算机M ICROELECTRONICS&COM PUTERVol.26No.1January2009收稿⽇期:2008-02-21⾼频PWM DC/DC转换器的设计应建华,张俊,肖靖帆(华中科技⼤学电⼦科学与技术系,湖北武汉430074)摘要:设计了⼀种基于0.6L m CM OS⼯艺的⾼频PWM升压型DC/DC转换芯⽚.采⽤恒定频率、电流模式的控制结构以提供稳定的电压.本芯⽚在XFAB公司流⽚成功,测试结果表明,芯⽚的开关频率⾼达为1.2MHz,在输⼊电压分别为3.3V、5V的情况下能稳定地分别驱动4个、6个⽩光L ED,输出电压分别为12.8V、18.6V.关键词:DC/DC转换器;电流型;脉宽调制中图分类号:T N4⽂献标识码:A⽂章编号:1000-7180(2009)1-0197-04Design of High Frequency PWM DC/DC ConverterYING Jian-hua,ZHANG Jun,XIAO Jing-fan(Department of Electro nics Science and T echnology,Huazhong U niversit y of Science and Technology,Wuhan430074,China)Abstract:A hig h frequency PWM step-up DC/DC converter w ith low power dissipation w as designed by using0.6L m CM OS process.T he chip uses a constant frequency,cur rent-mode control scheme to provide steady voltag e.T he chip taped out successfully in XFA B Company.T he testing results showed that the frequency was1.2MHz,output v oltage w as12.8V and18.6V,when driving4and6white L ED in3.3V and5V input voltag e.Key words:DC/DC converter;cur rent-mode;pulse w idth modulation(PWM)1引⾔随着⼿机、mp3、PDA等便携式消费电⼦产品的⼴泛应⽤,对供电电源提出了新的要求.为保证系统稳定、可靠地⼯作,通常采⽤DC/DC开关变换器提供⼯作电压.⽂中设计了⼀种开关频率⾼达1.2MH z、电流控制型PWM升压DC/DC开关变换器,采⽤XFAB 公司的0.6L m CM OS⼯艺流⽚成功.测试结果表明,该转换器可稳定驱动串联的4到6个⽩光LED,满⾜系统设计要求.2PWM DC/DC转换器原理分析⽂中设计采⽤⼀种恒定频率、电流模式的控制结构[1],并把功率开关管和控制电路集成到⼀起.芯⽚结构如图1所⽰.SW为开关引脚;FB为输出电压的采样反馈端;SHDN为停机引脚.芯⽚内部主要模块包括基准电压源、误差放⼤器、PWM⽐较器、振荡器、电流采样电路、RS锁存器以及驱动.图1芯⽚电路框图该芯⽚的⼯作原理:在每个振荡周期的开始时, RS锁存器被置位,导通功率管,输出电压的采样值反馈到PWM⽐较器的正向端.当采样电压超过⽐较器的负输⼊端的⽔平时,RS锁存器被复位关闭功率管.通过开关功率管占空⽐的变化,调节输出电压使其稳定.3 主要电路模块设计分析3.1 电压基准源电路在DC -DC 转换器芯⽚中,因为芯⽚的输出功率⽐较⼤,要求带隙基准源在较宽的温度范围内参考源电压波动不⼤;同时由于⼯作电源电压的范围较宽,为了保证输出电压对⼯作电源电压的不敏感性,要设计⾼电源电压抑制⽐(PSRR)的带隙基准源.⽂中设计的带隙基准源电路如图2所⽰,由启动电路、带隙核、放⼤器A 和输出级组成.图2 带隙电路图其信号结构图如图3所⽰.图3 电压基准源信号结构图其中A 1(s )是V cc 到放⼤器A 输出的传函;A 2(s)是V cc 到电压基准源输出V re f 的传函;A 3(s )是放⼤器A 的输出到电压基准源输出V ref 的传函;A 4(s)是电压基准源的输出V re f 到放⼤器A 输⼊的传函;A 5(s)是放⼤器A 的开环传函.分析可知:V ref V cc =[A 1(s)+A 2(s )A 3(S )]@A 3(S )1+A 3(s )A 4(s )A 5(s)(1)通过参数的优化可以得到在低频范围内A 2(0)约等于0,A 3(0)约等于1,A 4(0)约等于1,A 1(0)和A 5(0)的值是与放⼤器A 结构相关的.化简式(1)可得低频电压抑制⽐为PSRR (0)=V ref V cc =1+A 5(0)A 1(0)U A 5(0)A 1(0)(2)为了获得⾼电源抑制⽐,采⽤了⼀种⾃偏置有源负载运算放⼤器A,利⽤⾃偏置电流源闭环反馈改变开环电阻的特性,实现⾼开环增益.晶体管M0、M 1、M2、M 6、M7、M 8构成⾃偏置电流源,M0由n 个(W /L )的MOS 管并联组成,M 1由1个(W /L )的MOS 管组成,M2是n -1个(W /L )的MOS 管并联组成,由电路⼩信号分析可得输出电阻R out =n @r oM0.电压基准源A 5(0)和A 1(0)的表达式分别为A 5(0)=n @g mQ4@r oM0(3)A 1(0)=r oQ4/(1/g -1mM0+r o Q4)U 1(4)电压基准源的低频电压抑制⽐:PSRR (0)U ng m Q4@r oM0(5)在XFAB 公司的X C 06⼯艺下,通过优化g m Q4和r oM 0,对基准源进⾏温度特性、电压调整率和电源抑制⽐仿真,仿真曲线如图4、图5所⽰.从图中可以看到,电压基准源的温度系数是11ppm/e ;低频电压抑制⽐达到92dB .图4 电压基准源温度系数仿真曲线图5 电压基准源PSRR 仿真曲线3.2 振荡器和斜波发⽣器振荡器产⽣恒稳的、周期性时变的输出波形,作为控制功率管开关的时钟.⽂中采⽤基本的充放电振荡器电路[3],⼜称为窗⼝⽐较式振荡器[4],提供⾼达1.2MH z 的开关频率,电路结构如图6所⽰.其⼯作原理:定时电容C 在两个门限电压V A 、V B 之间来回充放电,当定时电容上的电位达到两个门限电平中的某⼀个值时,RS 触发器输出Q 发⽣翻转;然后定时电容上的电位向相反⽅向变化,当其到达另⼀个门限电平时,Q 再次翻转.如此循环,产⽣振荡.198微电⼦学与计算机2009年图6 振荡器和斜波发⽣器电路结构图斜波发⽣器利⽤电流对定时电容的充放电,在电容C 上产⽣所需的斜波信号.产⽣斜波信号的⽬的是对电路进⾏斜波补偿,防⽌在占空⽐⼤于50%的情况下出现次谐波振荡,保证系统稳定性[2].设电容充电电流为I 1,放电电流为I 2,则电容C 的充电时间t 1=V 1-V 2I 1C,电容的放电时间t 2=V 1-V 2I 2,则振荡周期C 为t =t 1+t 2=(V 1-V 2)1I 1+1I 2C (6)由于充放电电流由电压基准源的PTAT 电流产⽣,振荡周期和斜升波的斜率基本保持不变.3.3 误差放⼤器误差放⼤器的作⽤是把反馈信号V FB 与内部基准电压进⾏⽐较,把电压之差放⼤,产⽣电压环误差信号,控制PWM ⽐较器正向输⼊端的电压信号.误差放⼤器的电路如图7所⽰.图7 误差放⼤器电路图由图7可知:M1、M2、M3、M4、M 17、M0、M 8组成误差放⼤器的第⼀放⼤级;M5、M7、M 9和M 10组成误差放⼤器第⼆级放⼤器,第⼆级电路是推挽输出结构,从⽽可以增加输⼊电压跟随能⼒.NMOS 管M 11⽤于对输出电压进⾏钳位,保证了芯⽚刚上电时不会产⽣电感上电流浪涌现象.M 3和M 4构成的交叉耦合结构,引⼊了⼀个局部正反馈,提⾼了第⼀级的放⼤增益,可以计算出从M2的漏级向下看到的等效电阻为:R eq =1/(g m2-g m4)-1,当g m 2>g m4,R eq >0,等效电阻增⼤,提⾼了开环增益:A v1=gm17/(g m2-g m4).第⼆级为推挽输出结构,可计算其增益为A v2=g m7(r 07+r o10).所以整个误差放⼤器的开环增益为A v =A v1A v2=g m17g m 7(r o7+r o10)/(g m2-g m4)(7)输出级的电阻R 1和电容C 1组成系统的补偿⽹络,⽤于保证系统环路的稳定性,其产⽣了极点和零点如下:s p1=1/2P (r o7+r o10)C 1s z1=1/2P R 1C 1其中产⽣的零点s z1⽤于补偿DC -DC 转换器输出负载电阻和滤波电容形成的极点;极点s p1⽤于对开关噪声进⾏衰减[1].误差放⼤器的频率特性的仿真曲线如图8所⽰.图8 误差放⼤器频率特性仿真曲线图8是误差放⼤器的频率特性曲线,由图可见:误差放⼤器的低频增益是48dB,⾸先经历⼀个低频极点,然后出现⼀个低频零点,零点对极点进⾏相位补偿,从⽽保证了DC -DC 转换器电路在单位增益带宽内等效只有⼀个主极点,使整个环路系统稳定.3.4 功率管由于功率管是整个驱动电路的核⼼器件,因此对于功率管的版图设计直接影响到了电路的整体性能.⽂中采⽤了蛇形栅结构的功率管,蛇形栅的结构优点是:(1)结构紧凑,等效宽度⼤,占⽤⾯积⼩;(2)由于多晶硅栅在拐弯处使⽤了135度的⾛向,有效避免了90度情况下局部雪崩击穿现象的发⽣;(3)源漏⾦属接触孔呈对⾓线分布,这使得MOS 器件的击穿特性,尤其是ESD 性能得到了提⾼.4 测试结果本电路已通过流⽚验证,对芯⽚在输⼊电压为199第1期应建华,等:⾼频PWM DC/DC 转换器的设计3.3V,驱动4个LED 和输⼊电压为5V,驱动6个LED 的情况下进⾏了测试,⽤Tektronix 公司的T DS2024B 数字存储⽰波器读取了输出电压波形和SW 开关电压波形,如图9、图10所⽰.图9 V in =3.3V,驱动4个LED图10 V in =5V ,驱动6个LED从图9、图10可以看出,芯⽚的开关频率在1.2MH z 左右,输出电压稳定.在3.3V 的输⼊电压、20~50e 的环境温度下对输出电压和开关频率的温度特性做了测试,并利⽤matlab 对测试数据进⾏了曲线拟合,如图11、图12所⽰.图11 输出电压温度特性图12 开关频率温度特性测试结果表明,当温度从21e 变化到50e 时,输出电压从12.662V 下降到12.436V,开关频率从1.211MH z 上升到1.289MH z.5 结束语⽂中设计了⼀种开关频率为1.2MHz 的DC/DC 转换器,采⽤恒定频率、电流模式的控制结构以提供稳定的电压.最终的测试结果表明,该芯⽚在输⼊电压分别为3.3V 、5V 的情况下能稳定地驱动4个、6个⽩光LED,开关频率在1.2MH z 左右,输出电压分别为12.7V 、18.6V,达到系统设计要求.参考⽂献:[1]Cheung Fai Lee,Philip K T M ok.A monolithic current-mode CM OS DC-DC converter wit h o n-chip cur rent -sensing technique[J].IEEE Journal of Solid-State Cir -cuits,2004,39(1):3-14.[2]韦枫,吴⾦.基于斜波补偿的电流模式PW M DC-DC 系统稳定性分析[J].电⼦器件,2003,26(4):461-463.[3]陈光明,曹家麟,汪西川.峰值电流控制模式BOO ST DC-DC 变换器的斜波发⽣器的设计[J].上海⼤学学报,2004,10(4):357-361.[4]张科峰,林映嫣,张兢,等.具有外同步功能的窗⼝⽐较式CM OS 振荡器的设计[J].微电⼦学与计算机,2007,24(12):183-186.(下转第204页)图1局域世界较⼩的度分布⽐较图图2局域世界稍⼤的度分布⽐较图图3 局域世界不同的度分布⽐较图5 结束语⽂中在BA ⽆标度⽹络模型的基础上分析了该模型的动⼒学机制,为了更接近实际⽹络⽽对新加⼊节点的择优范围作了⼀点修改,提出了⼀个局域世界线性增长的⽹络模型,通过⽤连续介质⽅法对新模型度分布的计算和计算机模拟,得出:随着时间的不断演化,局域世界线性增长的⽹络最终将演化成度分布遵循幂律分布的⽆标度⽹络,幂律指数C =3.这对在现实世界的许多合作⽹络中如何按照不同合作⽹络的动态演化机制,建⽴具体的演化⽹络模型,识别并捕捉影响⽹络拓扑结构形成的主要因素,从⽽加深对⽹络拓扑结构及其动态变化的认识,是⼗分有参考意义的.参考⽂献:[1]张磊,姜弘道.基于校园⽹络的计算[J].微电⼦学与计算机,2007,24(9):1-3.[2]王剑,廖振松.⼀种改进的⽹格作业管理实现能[J].微电⼦学与计算机,2007,24(11):1-2.[3]Barab si A L,Alber t R.Emer gence of scaling in randomnetworks[J].Science,1999,286(5439):509-512.[4]A lbert R,Barab si A L.Statistical mechanics of complexnetworks[J].Reviews of M odern Physics,2002(74):47-97.[5]L i X,Chen G.A local w orld evolving networ k model[J].Physica A ,2003(328):274-286.[6]N ew man M E J.T he structure and function of complexnetworks[J].SIAM Review ,2003(45):167-256.[7]李守伟,钱省三.⽆标度⽹络的指数增长与动态局域世界[J].复杂系统与复杂性科学,2005(1):1-3.[8]郭进利.有向复杂⽹络的Poisson 模型[J].上海理⼯⼤学学报,2006(3):2-3.[9]刘美玲,王仲君.择优选择节点构成的复杂⽹络模型研究[J].系统⼯程与电⼦技术,2006(4):2-3.[10]Deng K E,T ang Y.G rowing netwo rks based on themechanism of addition and deletion[J].Chin.phys.L ett.,2004(21):1858-1860.[11]Bianconi G ,Barabasi A L.Bose -Einstein condensationin complex netw orks[J].Phys.Rev.L ett.,2001(86):5632-5635.作者简介:刘浩⼴男,(1975-),硕⼠研究⽣.研究⽅向为复杂⽹络.蔡绍洪男,(1958-),教授,博⼠⽣导师.研究⽅向为介观量⼦涨落、⾮线性物理、复杂性理论、⾃组织理论.(上接第200页)作者简介:应建华男,(1954-),硕⼠,副教授.研究⽅向为数模混合集成电路.张俊男,(1981-),硕⼠研究⽣.研究⽅向为数模混合集成电路.肖靖帆男,(1983-),硕⼠研究⽣.研究⽅向为数模混合集成电路.。

1、概述在电子电路领域中，频率转换是一个非常重要的技术问题。

在很多场合下，我们需要将一个频率转换成另一个频率，比如将一个1kHz 的三角波信号变换成一个正弦波信号。

这就需要用到一些电路中的阻容元件，下面就让我们来深入了解一下。

2、khz三角波波变正弦波的基本原理在电路中，三角波信号是一种特殊的波形信号，其波形呈现出类似于一个等腰直角三角形的形状。

而正弦波信号则是一种最基本和最常见的波形信号，其波形呈现出正弦曲线的形状。

如果我们需要将一个三角波信号转换成正弦波信号，就需要用到电路中的一些阻容元件。

3、电路中的阻容元件电路中的阻容元件是指电阻和电容，它们在频率转换中发挥着非常重要的作用。

电阻是一种消耗电能的元件，它的电阻值决定了电路的阻抗大小。

电容则是一种储存电能的元件，它的电容值决定了电路的容抗大小。

在频率转换中，通过合理地选取电阻和电容的数值，可以实现将一个频率转换成另一个频率的目的。

4、频率转换电路的设计原理要实现将1kHz的三角波信号变换成正弦波信号，我们需要设计一个特定的频率转换电路。

我们需要通过一定的方法将三角波信号转换成脉冲信号，然后再通过一些滤波和放大的处理，将脉冲信号变换成正弦波信号。

5、三角波信号到脉冲信号的转换对于三角波信号到脉冲信号的转换，我们可以采用一种称为斜率比较器的电路。

斜率比较器可以根据输入的斜率来产生一个脉冲信号，其脉冲的宽度和幅度由输入斜率的大小和方向决定。

通过合理地调节斜率比较器的参数，我们可以将三角波信号转换成我们需要的脉冲信号。

6、脉冲信号到正弦波信号的变换脉冲信号到正弦波信号的变换需要经过一定的滤波和放大处理。

我们可以采用低通滤波器来滤除脉冲信号中的高频成分，从而得到近似的正弦波信号。

可以通过一定的放大电路来增加信号的幅度，从而得到我们需要的正弦波信号。

7、案例分析以一个1kHz的三角波信号为例，我们可以设计一个斜率比较器电路将其转换成脉冲信号，然后通过低通滤波器和放大电路将脉冲信号变换成正弦波信号。

单相桥式PWM逆变电路设计介绍单相桥式PWM逆变电路的背景和重要性单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子技术应用，广泛用于交流电能转换为直流电能的场合。

由于其高效、可靠的特点，被广泛运用于电力系统中的UPS（不间断电源）、电机驱动和太阳能逆变器等领域。

在现代电力系统中，交流电能的应用日益增多，而很多电子设备却需要使用直流电能。

因此，采用桥式PWM逆变电路来实现交流电与直流电的转换是非常必要和重要的。

本文将详细讨论单相桥式PWM逆变电路的设计原理和关键技术。

首先，将介绍PWM技术的基本原理，并解释为什么选择桥式逆变器。

其次，将详细讲解桥式逆变器的工作原理和电路结构。

最后，将给出一种基于控制策略的桥式逆变器设计方案。

通过本文的研究，读者将能够深入了解单相桥式PWM逆变电路的设计原理和实践应用，为电力系统和电子设备的设计提供有益的参考。

单相桥式PWM逆变电路是一种常用的电力电子变换器。

它通过控制开关器件的开关周期和占空比，将直流电源转换为交流电源，实现电能的变换和调节。

该逆变电路的基本组成包括：单相桥式整流电路：它由四个可控开关器件组成，通常使用MOSFET或IGBT等器件，用于将交流电源转换为直流电源。

PWM调制电路：PWM调制电路通过控制开关器件的开关周期和工作占空比，可以实现输出电压的调节和波形控制。

滤波电路：滤波电路用于平滑输出电压，去除输出电压中的高频噪声和谐波。

输出变压器：输出变压器用于将逆变电路的输出电压变换为所需的电压等级。

单相桥式PWM逆变电路的工作原理是：首先，经过单相桥式整流电路的整流，将交流电源转换为直流电源；然后，通过PWM 调制电路控制开关器件的开关周期和工作占空比，将直流电源转换为交流电源；最后，经过滤波电路的处理，输出平滑的交流电压。

这样，单相桥式PWM逆变电路实现了将直流电源转换为交流电源的功能，可以广泛应用于电力电子变换器、逆变电源、变频调速等领域。

本文讨论了单相桥式PWM逆变电路的设计步骤和注意事项。

频率转电压电路频率转电压电路是一种将输入信号的频率转换为相应输出电压的电路。

它被广泛应用于信号处理、传感器测量、通信系统等领域。

本文将介绍频率转电压电路的工作原理、应用以及一些常见的设计方法。

一、工作原理频率转电压电路的工作原理基于频率-电压转换的原理。

当输入信号的频率改变时，电路会相应地产生不同的输出电压。

这种转换通常通过频率-电压转换器来实现，其中包括一个比较器、一个积分器和一个反馈网络。

在频率转电压电路中，输入信号首先经过一个比较器。

比较器将输入信号与一个固定的参考信号进行比较，产生一个脉冲宽度与输入信号频率成正比的方波信号。

然后，这个方波信号经过一个积分器，将其转换为一个与输入信号频率成正比的直流电压。

最后，通过一个反馈网络将这个直流电压反馈给比较器，以调整比较器的阈值，使输出电压与输入信号频率成正比。

二、应用领域频率转电压电路在许多领域都有广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域：1. 传感器测量：频率转电压电路常用于将传感器输出的频率信号转换为与被测量物理量成正比的电压信号。

例如，将旋转速度传感器输出的旋转频率转换为与转速成正比的电压信号。

2. 信号处理：频率转电压电路在信号处理中起到了重要的作用。

例如，将音频信号转换为与音调成正比的电压信号，用于音乐合成或音频分析。

3. 通信系统：频率转电压电路在通信系统中常用于频率解调。

例如，将调频广播信号转换为与声音频率成正比的电压信号，以恢复原始音频。

4. 自动控制：频率转电压电路可以用于自动控制系统中的反馈环路。

通过将频率转换为电压信号，并与设定值进行比较，可以实现对被控对象的控制。

三、设计方法设计频率转电压电路时，需要考虑以下几个关键因素：1. 参考信号：选择适当的参考信号对于电路的性能至关重要。

参考信号的频率应覆盖所需转换的频率范围，并且应稳定且准确。

2. 反馈网络：反馈网络用于将转换后的直流电压反馈给比较器，以调整比较器的阈值。

反馈网络的设计应根据具体的应用需求进行。

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。

频率转开关的电路频率转开关是一种常见的电路，它可以根据输入信号的频率来切换电路的状态。

在这个电路中，频率被用作一个控制信号，当输入信号的频率满足一定条件时，电路会切换到一个特定的状态。

这种电路可以应用于许多不同的领域，比如通信、自动化控制和电子设备等。

在通信领域，频率转开关可以用来选择不同的通信信道，从而实现多路复用和分频的功能。

在自动化控制领域，频率转开关可以用来检测输入信号的频率，以便根据需要执行相应的操作。

在电子设备中，频率转开关可以用来切换不同的功能模式，以适应不同的使用需求。

频率转开关的工作原理十分简单直观。

当输入信号的频率满足一定条件时，电路会切换到一个特定的状态。

这个条件可以通过调节电路中的一些参数来实现。

一旦输入信号的频率达到了设定的条件，电路就会切换到相应的状态，并执行相应的操作。

举个例子来说，假设我们有一个频率转开关，用于检测输入信号的频率是否在某个范围内。

如果输入信号的频率超过了设定的范围，那么开关就会切换到关闭状态，从而断开电路。

如果输入信号的频率在设定的范围内，那么开关就会切换到打开状态，从而连接电路。

通过这种方式，频率转开关可以帮助我们根据输入信号的频率来控制电路的状态。

这种电路在实际应用中非常有用，可以帮助我们实现一些特定的功能，提高系统的性能和效率。

频率转开关是一种根据输入信号的频率来切换电路状态的电路。

它可以应用于通信、自动化控制和电子设备等领域，帮助我们实现一些特定的功能。

这种电路的工作原理简单直观，通过调节电路中的参数来实现不同的控制条件。

频率转开关在实际应用中具有广泛的应用前景，能够提高系统的性能和效率。

电压频率转换器原理及典型电压频率转换电路的设计电压频率转换器VFC（V oltage Frequency Converter）是一种实现模数转换功能的器件，将模拟电压量变换为脉冲信号，该输出脉冲信号的频率与输入电压的大小成正比。

电压频率转换器也称为电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。

电压频率转换实际上是一种模拟量和数字量之间的转换技术。

当模拟信号（电压或电流）转换为数字信号时，转换器的输出是一串频率正比于模拟信号幅值的矩形波，显然数据是串行的。

这与目前通用的模数转换器并行输出不同，然而其分辨率却可以很高。

串行输出的模数转换在数字控制系统中很有用，它可以把模拟量误差信号变成与之成正比的脉冲信号，以驱动步进式伺服机构用来精密控制。

VFC 电压-频率转换器（vfc）是青岛晶体管研究所生产的电路。

电压频率转换也可以称为伏频转换。

把电压信号转换为脉冲信号后，可以明显地增强信号的抗干扰能力，也利于远距离的传输。

通过和单片机的计数器接口，可以实现AD转换。

VFC 有两种常用类型：（a）多谐振荡器式VFC ；（b）电荷平衡式VFC。

多谐振荡器式VFC简单、便宜、功耗低而且具有单位MS输出（与某些传输介质连接非常方便）；电荷平衡式VFC的精度高于多谐振荡是VFC，而且能对负输入信号积分。

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。

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。

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。

设计一个V/F转换器，研究其产生的输出电压的频率随输入电压幅度的变化关系。

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，因此可以实现恒流充电，能够得到比较理想的矩形波。

通过分析可知，矩形波幅值大小由稳压管的稳定电压值决定，即方波的幅值OLM Z V V =± 。

矩形波的振荡频率 2.1.2 模块功能积分器：积分电路可以完成对输入电压的积分运算，即输入电压与输出电压的积分成正比。

电流频率转换器的原理————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一、电流频率转换器的原理对于力反馈或力矩反馈式惯性仪表，在一定的条件下，其输出电流仅取决于其输入量的大小，而与其伺服回路的负载变化几乎无关，即它们具有电流源的特征．根据这一特点，用失凋电流小、输入阻抗高的运算放大器和漏电流很小的电容器便可组成一精确的电流积分器，如果再加上适当的逻辑电路，便可进一步构成I ／F 转换器．图14—25示出了一种I ／F 转换器的工作原理示意图．积分器由高输入阻抗运算放大器N l (如F3140)和反馈电容C 组成．加速度计(或陀螺仪)的输出电流I 1输入到积分器的∑点．与另外两路来的电流I f 和I c 平衡．略去运算放大器失调电流和偏置电流的影响，可得到∑点的电流方程式I c ＝I 1—I f （14-28）式中 I f ——量化脉冲电流；I c ——积分器反馈电流．当忽略∑点的电压U ∑时，积分器输出电压U j0与I c 积分成比010011()T T J c f U I dt I I dt C C ==-⎰⎰（14-29）由于受逻辑控制电路的控制，U j0在转换过程中始终保持在某一特定值范围内．转换器工作波形示于图14—26．为便于说明I ／F 的转换原理，设积分器输入电流I 1如图14-26(a)所示，并设积分器初始值为0．在0～t 1时间内I 1＝0，因此U j0保持初始状态不变(例如零状态)．在t 1～t 2期间，由于I 1＝i 1所以U j0从t 1时刻开始呈线性增加(积分过程)．当U j0超过门限电压U M+之后，逻辑控制电路在询问脉冲f x 的作用下接通开关S 1(见图14—25)，使恒流电流I H+流向积分器并形成量化脉冲电流I f .此时积分器的输入电流I c ＝i 1—I H+，由于设计时保证|I 1|≤|I f |，I c 开始反相，于是U j0呈线性下降．开关S 1的接通时间t k (见图14—26(b))严格受逻辑控制电路的控制，经过t k 时间之后，U j0＜U M+逻辑控制电路便断开S 1，使I f ＝0，积分器的输入端只流入电流I c ＝i 1，因此U j0又开始上升．由此可见，在转换器工作过程中，积分器始终对输入电流I 1不间断地进行积分．每当U j0超出门限电压U M+～U M-的范围时，在询问脉冲f x 的作用下I H+或I H-便通过开关S 1或S 2流向积分器．接通S 1或S 2的时间为t k 的整数倍(后一种情况图中没示出)而t k ＝1／f x 。