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.电压/频率变换器的设计与制作（陕西理工学院物理系电子信息科学与技术专业07级2班，陕西汉中 723000）指导教师：【摘要】本次课程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Vi 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。
【关键词】V/F转换；高精度；555定时器。
Voltage / frequency converter design and productionLi Kang( Shaanxi University of Technology Physics Department of electronic information science and technology 07 levels of 2 classes, 723001 Shaanxi, Hanzhoung )Instructor: Liu Dong[ Abstract ] the curriculum design using the magnitude of the input voltage of capacitor charging speed change, thereby altering the oscillation frequency of the oscillating circuit is used as an input circuit, an integrator. The integrator output signal to control the voltage comparator or monostable multivibrator, pulse output can be obtained by the level of the output signal, the integrator capacitor feedback control constant current discharge, when the capacitor is discharged to a certain threshold, the capacitor C recharging. The realization of Vi control capacitor charging and discharging speed, namely to control the output pulse frequency.[ Key words ] V / F conversion; high precision; 555 timer.目录1. 电压/频率变换器的原理及应用 (3)1.1实验目的及应用意义 (3)1.2设计要求 (3)1.3设计思路 (3)1.4原理图设计 (3)1.5电路图 (4)2.电压频率变换器各单元电路设计 (4)2.1积分器设计积分器采用集成运算放大器和 RC 元件构成 (4)2.2单稳态触发器设计 (5)2.3电子开关设计 (5)2.4恒流源电路设计 (5)3. 理论计算 (6)3.1基本计算 (6)3.2元件清单 (6)3.3仿真结果 (6)4. 设计总结 (8)致谢 (8)参考文献 (8)1. 电压/频率变换器的原理及应用1.1实验目的及应用意义1.学习简单积分电路的设计与调试方法。
2.了解积分电路产生误差的原因，掌握减小误差的方法。
1.2设计要求1.根据指标要求，设计积分电路并计算电路的有关参数。
2.画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。
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Vi 的大小成正比，输入控制电压Vi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Vi 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：1.5电路图：2.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RC 元件构成的反向输入积分器。
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Dz 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，所以积分电容通过三极管 T 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。
3. 理论计算3.1 基本计算根据题目要求结合电路图，输入与输出关系Vi∝f0，题目要求输入电压的范围为1~10V，而输出频率要求为1~10KHZ，所以该VFC 电路需有1khz/v 的换系数。
输入有信号电压Vin 时，积分电容充电，积分器输出下降，当降至触发器的触发电平（〈1/3Vcc），555 置位，使得积分电容通过恒流源反向充电，当积分电容电压上升到2/3Vcc 时，又使555 复位，积分电容又开始充电，从而形成振荡。
因为单稳态电路的充电时间tw=1.1R9*C3,选取R9 为43k,C3 为1000p，确定充电时间约为0.05ms。
根据所采用的恒流源电路及参数设置以及输入电压与输出频率的关系，可确定恒流源对积分电容反向充电时间，从而确定C1=0.1uf，R1=20K。
3.2 元件清单：3.3仿真结果:4. 设计总结电压/频率(U/F) 转换电路是将模拟电压信号转换成频率信号。
由于U/F 转换本身是一积分过程,其转换结果送给计算机是可采用简单的光电耦合,因而具有较强的抗干扰能力。
U/F 转换电路与计算机的接口比较简单，转换精度和线性度也比较好。
通过这次课设教我学会很多关于电子产品知识。
进一步的认识了我们现实生活电子产品，了解和掌握了一些简单电子元件的运用，大大的拓展了我们的知识面。
提高了自己以后在学习生活中自己动手能力。
给我们很大的启发，很有助于我们将来的学习生活和工作致谢：首先，要感谢刘东老师对我的悉心指导。
感谢我的本科学习中所有任课老师对我学业上的教导和帮助。
在大学四年中，他们向我们传授了专业知识，教给我们学习的方法，并引导我们解决学习中遇到的障碍，勇于知难而上。
能够在陕西理工学院完成我的本科学习，我感到非常的荣幸和自豪。
这四年将是我人生中最重要的，是我对人对事都有了深刻的认识。
感谢老师、同学们各种帮助，谢谢！参考文献1.康华光,陈大钦等.《电子技术基础》[M](第4版). 高等教育出版社,1998.5.2.傅晓林主编,吴培明副主编.《模拟电子技术》[M].重庆：重庆大学出版社,2003.1.3.姚金生,郑小利等编著.《电工学》[M] (第6版) .北京：高等教育出版社,2006.9.4.曾凡奎主编. 机械工业出版社《新简明电工手册》[M]（第1版）.2005.1.5.康华光主编. 高等教育出版社《电子技术基础》[M]（第4版）.1999.6.6.董在望主编. 《通讯电路原理》[M] (弟2版).北京：高等教育出版社,2002.5.7.汪慧,王志华编纂.《电子电路的计算机辅助分析与设计方法》[M].北京：清华大学出版社,1996.8.8.阎石.《数字电子基础》[M]（第4版）.西安：电子科技大学出版社,2001.3.。