电子线路课 程设计指导书20110621

佛 山 科 学 技 术 学 院电子线路课程设计指导书LM331精密信号源设计张焕明 编 2012年12月一、目的和要求1、设计一个电子电路系统，明确系统的设汁任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 二、主要内容1、这一步的工作要求是把系统要完成的仕务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新、力争做到设计方案合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。三、仪器、设备和材料1 1、仪器双踪示波器一台稳压电源 一台万能电路板 一块电烙铁 一个2 器件LM3311只DIP8插座1个50K电位器1只5K电位器1只20K电阻2只5.1K电阻1只15K电阻1只100K电阻2只6.8K电阻1只1微法电容1只0.01微法电容1只0.1微法电容1只12k电阻1只万能电路板1块导线、焊锡丝若干四、原理LM331为专用V/F变换器，即可进行V/F转换，也可以进行F/V转换。适用于作精密频率电压转换器、长时间积分器、A/D转换器、线性频率调制或解调等功能性电路。其主要指标如下：（1） 最大线性度：0.01%；（2） 变换增益：典型值1.00KHz/V；（3） 满量程频率范围：1Hz100KHz；（4） 动态范围：10KHz满量程频率下最小值100dB；（5） 增益温度稳定性：典型值；（6） 小功耗：5V时为15mW；（7） 脉冲输出与所在逻辑形式电路兼容；（8） 输入电压：0.2V +VCC图1为LM331的逻辑图与外形图。由恒流源、输入比较器和单脉冲、定时器等部分组成。其工作原理如下，输入比较器的两个输入端，一个接输入电压Vin(7脚)，另一个接阈值电压VN(6脚)，且常与1脚相连。当VinVN时，比较器启动单脉冲定时器，即发出单脉冲信号，驱动三极管T导通，同时接通恒流源对C充电，使VN上升。当VN上升至VNVin时，电流源断开，定时器自动复位；此时C通过R逐渐放电，直至VN降至VNVin为止，然后比较器再次启动定时器，开始下一个过程。如此往复，输出与输入电压成比例的脉冲频率。电流源提供的电流I与2脚基准电压1.9V、外接电阻RS大小有关，即由于C的平均充电电流，平均放电电流，故可得：由上式可求出输出脉冲频率f为：式中，t=1.1RtCt为电流源的接通时间。通常输入电压Vin=110V时，输出频率为010KHz。单脉冲定时器由RS触发器和一个外部RtCt网络构成的定时比较器组成。图1 LM331内部原理图图2为由LM331构成的基本压控振荡器电路。2脚的电位器Rw1用来调节LM331的增益偏差和由Cx、Rx、R引起的误差以校准频率。输入控制电压Vin接7脚，并增加了由C1、R3组成的低通滤波器。滤波电容大多选0.1左右。3脚为频率输出端，驱动三极管T必须外接电阻RL，电流控制在1mA左右，如果后接TTL电路，则VL接+5V电源，。无要求时，可与VCC相连，RL相应改变。图2 LM331压控振荡器电路在图2中，一般用一只固定电阻和一只可变电阻串联组成。为了保证精度和稳定性，最好选用金属膜电阻，Rw1的调节要细致，可选多圈电位器。Rx建议，这样可求出，取。C建议用聚苯乙烯，其它电容选瓷片电容即可。7脚电阻R3应与R相同。直流输入电压可选信号源或采用图2中通过电源分压取得。电压变动范围以3脚输出要求决定。最低输入电压不要小于0.1V，最高不超过10V。分压电路电流一般取0.10.5mA即可。例如，要求fo=1KHz8KHz，则可求出电位器变化范围应不小于1V8V范围。先确定分压支路电流为0.2mA，则总电阻，即。电位器Rw2调至最低端时，则： 取标称值R2=5.1K，同理，由即可求出故取，取。应该适当加大，保证调节范围。最后，确定好元件值之后，再进行一次验算，满足要求即可，为了保证获得电压的调节细度，可选多圈电位器。另一种方式先定Rw2，只要手头有电位器一只即可。然后再求其它电阻值。五、步骤3 确保电路连接正确，正负电源端标志清楚。4 接上电源，测试各点电位，应正常。5 改变电位器，输出频率应有变化。6 测试VF特性，自定输入点数及电压值，应均匀，列成表格，填入输出值，并绘出VF曲线，算出线性度7 最终确定符合要求的成型电路。六、注意事项设计要求中应熟悉原理的情况，参照图1和图2电路，进行简化后得到可行电路。应能方便测试VF特性，但线性度要求并不高。注意，这里RL=20k，电源选12v，单电源。5