方案比較
壓頻轉(zhuǎn)換電路的目標(biāo)是將電壓的變化轉(zhuǎn)換為頻率的變化。電壓/頻率變換器的輸出信號(hào)頻率f與輸入電壓u的大小成正比。設(shè)計(jì)電壓轉(zhuǎn)換頻電路,就得選擇好的脈沖輸出電路,脈沖電路的輸出采用555芯片,這樣方便設(shè)計(jì),成本又低。555集成電路開始是作定時(shí)器應(yīng)用的,所以叫做555定時(shí)器或555時(shí)基電路。但后來經(jīng)過開發(fā),它除了作定時(shí)延時(shí)控制外,還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測(cè)。此外,還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路,用于交流信號(hào)源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。
由于它工作可靠、使用方便、價(jià)格低廉,目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中,555集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件,有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等,電路比較復(fù)雜,是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。 對(duì)于555芯片的配置,可以將其配置成多諧振蕩器,又可以配置成施密特觸發(fā)器。
方案一
將555配置成多諧振蕩器
方案一論證
從F≈1.43/(RA+2RB)C可以看出,只要改變RA或RB的大小就可
以改變頻率。
可以在RA端加個(gè)三極管,通過其工作在可變電阻區(qū)來實(shí)現(xiàn)電流控制電阻的變化,在其基極放置電阻,就能將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào),從而由電壓控制頻率。
方案二
將555芯片配置成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
方案二論證
由其工作波形可知,Vi控制這Vo輸出,改變Vi的斜率就可改變Vo的頻率。 所以的設(shè)計(jì)一個(gè)能夠輸出鋸齒波的電路。由此想到用運(yùn)算放大器和Vo的反饋設(shè)計(jì)積分電路,來產(chǎn)生鋸齒波電路。
方案確定
通過上面對(duì)兩種方案的詳細(xì)論述,本次設(shè)計(jì)選擇第二套設(shè)計(jì)方案。通過之前章節(jié)的分析可知第一套方案雖然簡(jiǎn)單,但難達(dá)到設(shè)計(jì)要求,精度和范圍沒有第二套方案好。
系統(tǒng)總體方案框圖如下:
積分電路設(shè)計(jì)
積分電路是使輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的時(shí)間積分值成比例的電路。最簡(jiǎn)單的積分電路由一個(gè)電阻R和一個(gè)電容C構(gòu)成,如圖(a)所示。若時(shí)間常數(shù)RC足夠大,外加電壓時(shí),電容C上的電壓只能慢慢上升。在t<
本次設(shè)計(jì)中采用運(yùn)算放大器LM741設(shè)計(jì)積分電路。LM741是一種應(yīng)用非常廣泛的通用型運(yùn)算放大器。由于采用了有源負(fù)載,所以只要兩級(jí)放大就可以達(dá)到很高的電壓增益和很寬的共模及差模輸入電壓范圍。本電路采用內(nèi)部補(bǔ)償。電路比較簡(jiǎn)單不易自激,工作點(diǎn)穩(wěn)定,使用方便,而且設(shè)計(jì)了完善的保護(hù)電路,不易損壞。LM741可應(yīng)用于各種數(shù)字儀表及工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備中。
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路設(shè)計(jì)
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在外加脈沖的作用下,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用,該暫態(tài)維持一段時(shí)間又回到原來的穩(wěn)態(tài),暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間取決于RC的參數(shù)值。
其主要特點(diǎn)如下:
①電路在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。 ②在外來觸發(fā)信號(hào)作用下,電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài); ③由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用,暫穩(wěn)態(tài)不能長保持,經(jīng)過一段時(shí)間后,電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間僅取與RC參數(shù)值有關(guān)。 本次設(shè)計(jì)采用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的設(shè)計(jì),具體的電路原理圖如下:
恒流源電路設(shè)計(jì)
恒流源電路可采用開關(guān)三極管?T,穩(wěn)壓二極管?Dz?等元件構(gòu)成。具體電路如下所示。當(dāng)?V1’為?0?時(shí),D2,D3?截止,D4?導(dǎo)通,所以積分電容通過二極管?放電。當(dāng)?V1’為?1?時(shí),D2,?D3?導(dǎo)通,D4?截止,輸入信號(hào)對(duì)積分電容充電。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端得到矩形脈沖。
系統(tǒng)總體仿真圖如圖所示,
運(yùn)行仿真后可以通過調(diào)節(jié)積分電路左側(cè)的可調(diào)電源滑動(dòng)條來調(diào)節(jié)輸入電壓。同時(shí)雙擊示波器就可以看到波形。當(dāng)滑動(dòng)條在左側(cè)時(shí),此時(shí)輸入的電壓很小,通過示波器可以看到輸出的方波頻率很低。
當(dāng)我們將滑動(dòng)條向右調(diào)節(jié)后,可以從示波器上明顯的看出輸出信號(hào)的頻率變大了。
當(dāng)把滑動(dòng)條調(diào)到最右側(cè),此時(shí)輸入電壓為10V,通過示波器可以看到,輸出信號(hào)的周期為100us,即頻率為10K。
如果需要Multisim仿真源文件,可以在公眾號(hào)界面發(fā)送“Multisim仿真”自行下載即可。歡迎點(diǎn)贊轉(zhuǎn)發(fā)。
審核編輯:劉清
-
緩沖器
+關(guān)注
關(guān)注
6文章
1904瀏覽量
45327 -
多諧振蕩器
+關(guān)注
關(guān)注
14文章
207瀏覽量
37630 -
555定時(shí)器
+關(guān)注
關(guān)注
37文章
317瀏覽量
67612 -
壓頻轉(zhuǎn)換器
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
3瀏覽量
5751 -
Multisim仿真
+關(guān)注
關(guān)注
9文章
31瀏覽量
13994
原文標(biāo)題:Multisim仿真——壓頻變換電路
文章出處:【微信號(hào):懂事電子設(shè)計(jì),微信公眾號(hào):懂事電子設(shè)計(jì)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
評(píng)論