进阶9：V-F转换电路

V-F转换电路

目标

掌握由集成运放构成V-F转换电路的工作原理
学习V-F转换电路的调整测试方法

仪器仪表

仪器	元器件	工具
梅林雀或 ADALM2000	- 10Ω电阻(1/4W)×1	- 面包板
	- 51kΩ电阻(1/4W)×4	- 导线
	- 100kΩ电阻(1/4 W)×2
	- 1nF电容×1
	- S8050双极型晶体管×1
	- LM741集成运放×2

仿真工具

Circuit JS

理论

电压-频率转换电路如图1所示。图中，A1、R1、C 等组成积分电路，A2、R5、R6 等组成滞回比较器。滞回比较器的输出电压vO只有两个状态，即高电平Vom和低电平-Vom，并经反馈电路控制晶体管T的导通和截止，从而控制电容C的充放电时间；输入电压E的大小决定了A1同相输入端的电位VP1，由此控制了积分电路的积分时间，以达到通过输入电压变化控制输出电压频率的目的。

图1：电压-频率转换电路

振荡频率为

f = \frac{1}{T_{\mathrm{H}} + T_{\mathrm{L}}} = \frac{3E}{8 \times 10^{5} \mathrm{V_{om}C}}

表明振荡频率f随输入控制电压E线性变化，且振荡输出为方波。

Circuit JS仿真

电压-频率转换电路仿真图：

图2：电压-频率转换电路仿真图

实验

1.按照图1，在面包板上插接电路（R1 = R6 = 100kΩ，R2 = R3 = R4 = R5 = 51kΩ，R7 = 10kΩ，C = 1nF，双极型晶体管为S8050，运放为LM741）——桥式RC正弦波振荡器，并对电路进行检测。

图3：电压-频率转换电路实物图

2.接通梅林雀±5V电源。

3.用示波器观察振荡波形。

将电源E设置为三角波或锯齿波，这样，随着E的线性增长，输出电压的频率也将随之线性增大，这就实现了扫频。

将控制电压源设置为三角波，频率为100Hz，幅值2V，偏置2V，这样即为电压在0 ~ 4V之间变化的扫描电压，可以清楚地看到输出电压的频率随着控制电压的增大而增大的全过程，输出电压（扫频波形）波形如图2所示。

图4：将控制电压源设置成三角波 alt text

图5：输出电压波形图

练习

将图1电路的输入电压E改为方波和正弦波，观察其输出波形，并加以说明。

Circuit JS仿真：

图6：方波图7：正弦波

V-F转换电路​

V-F转换电路