电压频率和频率电压转换电路的设计(5)

课程设计

图4 波形变换

上述积分电路将集成运放均视为理想集成运放，实际中是不可能的，其主要原因是存在偏置电流，失调电压，失调电流及其温漂等。因此，实际积分电路 uo 与输入电压关系与理想情况有误差，情况严重时甚至不能正常工作。解决这一情况最简便的方法是，在电容两端并接一个电阻Rf ，利用Rf 引入直流负反馈来抑制上述各种原因引起的积分漂移现象。但RfC 数值应远大于积分时间，即T/2 ，T 为输入方波的周期否则Rf的自身也会造成较大的积分误差，电路如图4所示. 2.2.2 滞回比较器

简单的电压比较器结构简单，而且灵敏度高，但它的抗干扰能力差， 如果输入信号因受干扰在阀值附近变化，如图所示，现将此信号加进同相输入的过零比较器，则输出电压将发生不应该出现的跳变，输出电压波形如图所示。用此输出电压控制电机等设备，将出现错误操作，这是不允许的。

滞回比较器能克服简单的比较器抗干扰能力差的缺点，滞回比较器如图5所示。滞回比较器具有两个阀值可通过电路引入正反馈获得。

课程设计

图 5 滞回比较器

按集成运放非线性运用特点，根据下列公式可得知，输出电压发生跳变的临界条件是u u 。

从图 5可得

u UR

u

R1R1 Rf

UR

R1Rf

uo

当 u u 时所对应的ui 值就是阀值，即 UTH (1

R1Rf

)UR

R1Rf

uo

当 uo UOL 时得上阀值： UTH1 (1

R1Rf

)UR

R1Rf

UOL

当 uo UOH 时得下阀值： UTH2 (1

R1Rf

)UR

R1Rf

UOH

由阀值可画出其传输特性。假设ui 为负电压，此时u <u 输出为UOL ，对应其阀值为上阀值UTH1 。如逐渐使 ui 上升，只要ui>UTH1 ，则输出uo UOL 将不变，直至ui>=UTH1 时，u >u ，使输出电压由UOL 突跳至UOH ，对应其阀值为下阀值UTH2 。ui 再继续上升，u >u 关系不变，所以输出uo UOH 不变。之后 ui 逐渐减少，只要ui>UTH2 ，输出uo+UTH2 仍维持不变，直至ui<=UTH2 时，u+<=u- ，输出再次突变，由 UOH 下跳至UOL 。其同相滞回比较器的传输特性如图 6 所示。

同样的方法可求得反相滞回比较器的阀值电压和传输特性：

UTH1

RfUR R1UOH

R2 R3

课程设计

U TH2

RfUR R1UOL

R2 R3

其传输特性如图6所示。

显然，改变 UR 即可改变其阀值，从而改变了传输特性，图6所示是

Ur=0 的情况，此时，两个电路的传输特性均以纵轴对称。

图6 传输特性 2.2.3 稳压管

稳压二极管的工作原理是利用 PN 结的击穿特性。稳压二极管反向击穿后的伏安特性是十分陡峭的，也就是说，通过稳压管的电流有很大变化时，其两端电压变化却很小，几乎是恒定的。利用这种特性可以构成所要求的稳压电路， 为限流电阻，用来限制稳压管中的最大电流。输入电压或负载发生变化而引起稳压管电流变化时，输出电压即稳压管两端电压几乎为一恒定值。

图 7 稳压二极管

2.3 F/V总电路图设计原理

2.3.1 方波和三角波发生电路形式的选择

由集成运放构成的方波和三角波发生器的电路形式比较多，但通常均由滞回比较器和积分电路组成。按积分电路的不同，又可分为两种类型：一类是由普通RC积分电路和滞回比较器构成，另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器组成。