东华大学
线性V/F转换
信息科学与技术学院
一、设计概述 1
二、设计任务及要求 1
（1）设计任务 1
（2）性能指标要求 1
三、设计方案选择 2
1．方案一及框图 2
2.方案二及框图 2
3.方案原理优缺点比较 3
四、设计思路 3
3、基准源 5
4、积分电路 5
6、开关电路 7
7、总电路图 7
五、计算机仿真 8
六、实际组装与调试 9
1.电路器件表 9
2.总输出波形 10
3.实际连接电路 11
4.组装和调试过程 12
七、数据分析及改进 13
（1）数据处理 13
（2）数据分析 13
（3）根据数据分析所得改进方法 14
八、心得与体会 15
九、参考文献 16
电压跟随器电路图十、附录 16
一、各器件引脚图 17
二、手绘电路图 17
一、设计概述
线性V/F转换器是压控振荡器中完成外加电压和输出频率线性变换的部分。通过本次课程设计，应在了解线性V/F转换器设计原理及构成的基础上，利用集成运算放大器、积分电路以及脉冲电路等构成整个小系统，通过改变输入电压，实现对信号输入频率的线性变换。
二、设计任务及要求
（1）设计任务
选取基本集成放大器LF353、555定时器、三极管、电阻、电容和稳压管等元件，设计并制作一个简易线性V/F转换器。首先在multism仿真软件上进行电路设计和原理仿真，选取合适电阻参数，通过输出波形的频率测试线性V/F转换器的运行情况。其次在硬件设计平台上搭建电路，并进行调试，通过示波器观测电路的实际输出波形。最后将电路实际输出波形与理论分析和仿真结果进行比较，分析产生误差的原因并提出改进方法。
（2）性能指标要求
●电源电压：±12V；
●输入信号：直流信号0～10V可变；
●输出信号：频率为0～10kHz对应；
●精度：误差小于±30Hz；
●波形要求：脉冲宽度20～40μs、0～10V矩形波。
三、设计方案选择
1．方案一及框图
（１）方案一：用压频转换器件（AD650）与单片机（51或msp430系列）结合使用。
原理图如下：
原理简述如下：输入信号输入压频转换器件，得到一定频率信号，采用单片机的计数器/定时器来测量频率，并对结果通过外围电路进行调控进而得到非常理想的电压--频率的线性转换关系。
2.方案二及框图
（２）方案二，利用反向积分器，以及555单稳态触发器，三极管模拟控制开关搭建电路。
原理图如下：
原理简述如下:直流电压信号经过阻抗变换后送到积分器输入端，得到三角波，以控制脉冲输出，脉冲的高低电平来控制反馈中的模拟开关闭合与断开。通过设置参数使积分器输出过零时触发脉冲输出电路开始输出Tw宽度脉冲，周而复始形成振荡，得到输出频率与输入信号呈线性关系。
3.方案原理优缺点比较
方案一，在10KHZ频率范围内，AD650的线性误差度仅为20ppm(满量程的0.002%)，精度符合要求，但是相关器件太贵，且没有相关器材，所以不选择此方案。
方案二，555单稳态，以及模拟开关（三极管），353积分电路搭建的电路，实现的压频转换在10Khz范围内，能实现相当高的转换精度，大约在几HZ左右（干扰过大除外），且器件均为常见的简易器件，电路搭建方便，易于操作和理解。在满足设计任务的条件下，经济实惠，具有较高的性价比，故选择此方案二。
四、设计思路
本实验线性V/F转换电路的设计，主要由积分电路，脉冲输出电路，反馈控制电路组成。
总电路的设计：通过阻抗变换得到相应输入电压，并输入积电路得到脉冲输出电路的电压控制信号（锯齿波），经由脉冲来控制反馈中的三极管的导通和关闭，实现通过基准源来调控积分时间的长短，来进一步调控脉冲输出（矩形波）的电压控制信号（锯齿波）如此周而复始，形成震荡，实现电压到频率的线性转换。
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