开题报告-基于555时基电路的vf转换的研究2.doc

一、选题的依据及意义：555时基电路功能比较多，555芯片较为简单，适于实验的开发研究本课题基于 555时基电路的V/F转换电路研究，使用555芯片做频压转换研究对于频率的范围较大，在 0〜lOKHz的频率范围可使用555芯片组成不同功能的电路进行研究：1.输岀脉冲为0〜10Hz 的V/F转换电路时，采用积分复位工作方式,是一种定电荷积分工作方式，适合于低频率的工 作场合；2.输出脉冲为10Hz〜10kHz的V/F转换电路时，使用555芯片组成的单稳态定时 电路，是一种定电荷积分式V/F转换电路；3.输出脉冲为0-10kHz的V/F转换电路，使用 555芯片构成的单稳态电路，是一种高精度电荷平衡式V/F转换电路电压一频率转换是一种模拟量和数字量之间的转换技术当模拟信号转换为数字信 号时，转换器的输出是一串频率正比于模拟信号幅值的矩形波，串行的数据分辨率可以很高, 串行输出的模数转换在数字控制系统中很有用，它可以把模拟量误差信号变成与之成正比的 脉冲信号，以驱动步进式伺服机构用来精密控制，也可使用在测量与仪表技术领域随着现代电子技术的发展，逐步走向大规模数字集成电路的发展，面对大量的不断变化 中的模拟量，如振幅。

它很难直接分析，因此要通过模拟数字转换设备，进行数模转换使模 拟信号转换成数字信号，然后再进一步处理，在数字信号（0和1）的方法进行直接处理， 这就需要将信号从模拟到数字转换器的分析的研究电压-频率转换器的电路设计，本质 就是一个模数转换的过程进行数字模拟转换的过程中，可以使用大量的芯片，如AD0809, AD574A, LM331等，可以实现数字到模拟的转换然而，人们发现芯片的输出通常是并行输出（独立，同 时），但在一般的情况下电路对信号处理的串行然而，运用电压转换频率，解决了数模 转换的同时又输岀串行信号，因此可以替代AD芯片的作用通过输入一个电压信号经过电压频率转换得到更为稳定频率因此在实验测暈中不论幅 度值有多大的信号，都可以用较为稳定的频率信号来代替转换所得的信号进行分析，这样得 到的结果准确度较高二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：NE555双极型时基电路是1972年美国西格尼蒂克斯公司（SigneticsCorporationofUSA）研 制的一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路，它设计新颖，构思奇 巧，用途广泛其设计原意是用来取代体积大、定时精度差的热延迟继电器等机械式延迟器。

但该器件投放市场后，人们发现这种电路的应用远远超岀原设计的使用范围，用途之广几乎遍 及电子应用的各个领域,需求量极大由于采用CMOS型工艺和高度集成制造工艺，使555时 基电路的应用从民用扩展到火箭、导弹.卫星，航天等高科技领域电压频率转换器也称为电压控制振荡电路（VCO）,简称压控振荡电路电压一频率转 换实际上是一种模拟量和数字量之间的转换技术当模拟信号（电压或电流）转换为数字信 号时，转换器的输出是一串频率止比于模拟信号幅值的矩形波，显然数据•是串行的这与目 前通用的模数转换器并行输出不同，然而其分辨率却可以很髙串行输出的模数转换在数字 控制系统中很有用，它可以把模拟量误差信号变成与Z成正比的脉冲信号，以驱动步进式伺 服机构用来精密控制VFC电圧■频率转换器(vfc)是青岛晶体管研究所生产的电路在 测量与仪表技术领域，V/F转换器作为一种信号变换和处理技术，应用日益广泛电压频率转换器作为频率调制(FM)用在无线电技术中；在信号源电路中作为压控振 荡电压频率转换在A/D转换器时拥有良好的性能，较高精度、集成输入和良好线性的特点， 在其他类型的转换器不能提供一些性能时使用因为模拟频率表示本身属于一个串行数据流，这样容易在传输过程中大的多通道系统 中传输处理，由于频率信号都可以通过很长的使用数字传输线路，便宜发射机和接收 机进行传输，抗干扰能力，并避免了使用模拟多路转换器电路，较为廉价。

电压/频率转换器具有真止的积分输入特性，和双斜率A/D转换器一样，并逐次逼近式 A/D转换器的采样，而输入端积分是不间断进行的，因此它可以将输入信号进行处理， 使得噪声或变换的信号变得更平滑三、本课题研究内容本课题研究的主要内容是基于555时基电路设计出频率一电压的转换电路，利用仿真 软件转换电路进行仿真、分析，画迫路图，制作实物并进行验证得出频压转换输出线性图像; 对得出的线性图像进行分析，得岀频压转换线性精准度；通过输入不同的电压进行转换并对 其进行误差计算，了解误差来源及其产生原因，等等综合分析，得出结论并进行验证四、本课题研究方案设计线性电压/频率转换电路，可使用以下两种方法來实现本课题设计第一：通过使 用运算放大器和555定时器为核心器件，再利用其它外围电路來实现整个电路主要由积分 电路模块、恒流模块、单稳态模块及电子开头模块这四个基本模块组成，本方案使用的器件 价格便宜第二：使用LM331及其外围器件组成,该方案电路原理图结构简单，可调性强且 精度咼本课题设计采用方案一进行研究，达到电压频率间的转换功能五、研究目标、主要特色及工作进度:研究目标：本课题主要研究目标是使用555芯片制作频率一电压转换电路，可实现输入 频率获得电压的基本功能，得出频压转换的线性关系，对其进行分析得出课题研究的结果及 结果的科学性、可靠性以及实用性。

主要特色：基于555时基电路进行设计，要求电路可以将输入的电压信号按线性关系转 换成频率信号输出这个电路主要由积分电路模块、恒流模块、单稳态模块及电子开头模块 这四个慕本模块组成，本方案有使用的器件价格便宜、精度高和线性好等一系列特点六、参考文献：【1】曹必华，赖万昌，王汉斌；基于555定时器的V/F转换电路分析与应用［J］；《电子质量》;2011年01期【2】董明杰；，汪渤，石永生，高志峰；高精度V/F转换电路的温度补偿方法 ［J］;兵工学报；2011年6月15 口【3】梁羽；基于555定时器的地下室排水电路设计［J］；《电大理工》；2012年04期【4】张肃文 主编，电子线路线性部分（第五版）［M］,高等教育岀版社，2011 年9月4日【5】傅桂荣，徐季旻，董德礼 主编，电子技术实践教程［M］,上海交通大 学出版社，2007年8月【6】贾更新主编， 电子技术实验与课程设计［M］,西北工大,2010年1月1日。