频率对电压交互转换试验.docVIP

频率对电压交互转换实验 ? ＜实验目的＞ 1、熟悉利用LM 331 IC作为频率 / 电压，及电压 / 频率转换电路 方法及其原理。 2、串接F / V，V / F两种转换器，比较其线性度，并校正之。 ? ＜实验器材＞ 电源供应器模块 555计时IC暨F / V，V / F模块 示波器 0~10V可调电压实习板 ? LM? 331? IC ? LM 331 IC是一个精密电压对脉波频率转换IC，其内部主要含有一个单击电路，以及可控电流源两部份。利用两组电阻一电容充放电的时间常数，可分别决定振荡周期和脉波宽度，并依不同输入电压位准之下，电容充放电速率可变的特性，可得电压控制振荡器(VCO)的频率随电压作线性变化的转换特性；LM 331 IC也可以接成频率对电压转换器，其方法是每次输入脉波的负触缘之后，紧接着以单击电路制造一个定宽定高脉波，则此脉波波列的平均电压正比于脉波密度，因此，只要以低通滤波器滤除脉波的交流成份，则所得平均直流电压正比于输入信号频率。经过适当的参数调整，LM 331可提供在10Hz ~ 100KHz范围内，高线性度的F / V和V / F转换功能。 另外，LM 331 IC内部的充电流系以一电流镜输出。电流镜的另一边为1.9V直流定电压端子，实际流过电流镜主控臂的电流可由该端外接对地电阻值Rs决定，即i = 1.9V / Rs。 V / F：电压对频率转换器(用LM? 331? IC) 　　 ? (1)工作原理可由下图所显示之状态对应而得知： (2)周期计算：考虑Rt - Ct： 　　 ? 　　　　　　　 ? 　　 CL充电电流(仅在0 ~ t时段内存在)： 　　 CL放电电流(在0 ~ T范围内随时存在)： 　　 如果系统达成稳定振荡，电容充电电荷应等于放电电荷： 　　 ? 　　 ? 　　 ? 　　 (3)另一种接法： 　　 F / V：频率对电压转换(用 LM 331 IC) 　　 ? (1)?? (1) 将脉波频率转成电压信号的想法很单纯：每当一个脉波击入时，即刻利用单稳态电路产生一个定高定宽的短脉波，此脉波越密，平均值电压越高，由低通滤波读出其直流平均值即可： 　　 ? ? 　　 ? 　　 ? 　　 (2)输出脉波信号之低通滤波(取直流成份) (i)一阶低通滤波： 　　 (ii)二阶低通滤波： 　　 ＜实验步骤＞ V / F转换实习： 一、检查模块接线是否完全正确。注意：V / F Converter模块SW1 须往上拨至Ext Vin。 二、打开机台背面无熔丝开关，检查电源供应模块3φ，220V指示 灯是否正常。 三、打开电源供应模块POWER ON(绿色按钮)，检查其它指示灯是 否正常。 四、使用示波器碳棒，CH1观察Vin，CH2观察fout(Tp2)，调整VR1 使得Vin值分别如下表所示直流电压值，并记录fout端的频率 值于下表中。注意：此时SW1必须拨至Ext Vin。 ?Vin 1v 2v 3v 4v 5v 6v 7v 8v 9v 10v Fout ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 五、以示波器观察并绘出Vin为5V时，Vin与fout波形。 F / V转换实习： 一、检查V / F conerter输出fout须接至F/V converter输入fin。 二、使用示波器碳棒，CH1观察TP2，CH2观察TP5，使得fin的 频率数值分别如下表所示，并记录Vont (TP5)的电压值于下表 中。 Fin ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Vout ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 三、当fin =???? Hz，依时序绘出TP2、TP3、TP4、TP5波形。以 TP2(CH1)为参考信号。 四、将线路恢复原状，并关掉电源。