实验报告
实验名称: 电压/频率转换电路
学院: 航海学院 专业: 信息对抗技术 班级: 03051001 姓名: 学号: 同组成员:
一、 实验目的
1) 掌握用仿真软件模拟测试分析电压/频率转换电路。 2) 学习电压/频率转换电路，了解电路工作原理。 3) 学习电路参数的调整。 二、
实验原理
电压/频率转换电路(Voltage Frequency Converter,VFC)的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制振荡电路(Voltage Controlled Oscillator,VCO)，简称压控振荡电路。可以认为电压/频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。
3.3-1 电压/频率转换框图
本实验的流程框图如图3.3-1所示。根据框图，用两个运算放大器分别组成积分器与比较器，得到电压/频率转换电路，仿真电路如图所示。
图中运算放大器UIA与电容及电阻构成积分电路。UIA的反向输入端电位与
同向输入端电位几乎相等，即
V-=V+=
R4R3+R4
Vi
(3.3-1)
式中Vi是控制电压，它是正值。将R3=R4带入式(3.3-1)，得
V-=V+=
12Vi
(3.3-2)
运算放大器UIC与R6,R7构成滞回比较器。当它的输出电压Vo2为低电平时，
三极管截止，此时积分电路中电容充电的电流为
IC=
Vi-V-
R1
(3.3-3)
将式(3.3-2)代入式(3.3-3)，得
IC=
Vi2R1
(3.3-4)
R6R6+R7
电容充电时，Vo1将逐渐下降。当它下降到Vo1
=-
o2
时，比较器发
生跳转，使得Vo2变为高电平，此时三极管饱和导通，电容开始放电，三极管的集电极与发射极之间的压降很小，一般可忽略不计，因此，电容放电的电流为
I'C=IR1-IR2≈
12
Vi-V-
R1
-
V-R2
(3.3-5)
将式(3.3-2)和R2
=
R1带入式(3.3-5)，得
I'C≈-
Vi2R1
(3.3-6)
由式(3.3-6)和式(3.3-4)可知，电容放电电流与充电电流的大小基本相等，方
向相反，而且它们的绝对值与控制电压成正比。
电容放电时，Vo1将逐渐上升。当它下降到Vo1
=
R6R6+R7
o2
时，比较器发生
跳转，使得Vo2又变为低电平，此时三极管截止，电容开始充电，电容如此反复充放电，因此Vo1为三角波，Vo2为方波。上升到Vo1即
=
R6R6+R7
o2
需要4周期，
Vo1=
R6R6+R7
o2=
1C
T
⎰
Vi2R1
=
Vi
T
2R1C4
(3.3-7)
由式(3.3-7)即可得出振荡频率为
f=
1T=
R6+R7V
i
8R1R6Co2
(3.3-8)
由式(3.3-8)可知，当电阻与电容值均保持不变时，频率与控制电压的大小成
正比。 三、
实验内容
1) 按照实验原理图连接仿真电路，通过调节电位器即可改变所需输入电压
Vi的大小，且调节范围为0～10V。
2) 调节电位器属性框如图3.3-2所示。通过键“A”与组合键“Shift+A”控制输
入电压Vi的大小，控制精度为0.1%。
图3.3-2 电位器属性框
3) 开始仿真，测量输出电压Vo1与Vo2的值调节电位器，改变控制电压Vi，
测量三极管基极与集电极的电压VB与VC和振荡周期T与控制电压Vi的关系T=F(Vi),填入表3.3-1中。输入电压为2V时，输出Vo1与Vo2波形分别如图3.3-3通道A，B所示。
图3.3-3Vo1与Vo2波形
四、实验结果
表3.3-1 电压/频率转换电路仿真调试记录
波形
实验报告
实验名称: 电压/频率转换电路
学院: 航海学院 专业: 信息对抗技术 班级: 03051001 姓名: 学号: 同组成员:
一、 实验目的
1) 掌握用仿真软件模拟测试分析电压/频率转换电路。 2) 学习电压/频率转换电路，了解电路工作原理。 3) 学习电路参数的调整。 二、
实验原理
电压/频率转换电路(Voltage Frequency Converter,VFC)的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制振荡电路(Voltage Controlled Oscillator,VCO)，简称压控振荡电路。可以认为电压/频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。
3.3-1 电压/频率转换框图
本实验的流程框图如图3.3-1所示。根据框图，用两个运算放大器分别组成积分器与比较器，得到电压/频率转换电路，仿真电路如图所示。
图中运算放大器UIA与电容及电阻构成积分电路。UIA的反向输入端电位与
同向输入端电位几乎相等，即
V-=V+=
R4R3+R4
Vi
(3.3-1)
式中Vi是控制电压，它是正值。将R3=R4带入式(3.3-1)，得
V-=V+=
12Vi
(3.3-2)
运算放大器UIC与R6,R7构成滞回比较器。当它的输出电压Vo2为低电平时，
三极管截止，此时积分电路中电容充电的电流为
IC=
Vi-V-
R1
(3.3-3)
将式(3.3-2)代入式(3.3-3)，得
IC=
Vi2R1
(3.3-4)
R6R6+R7
电容充电时，Vo1将逐渐下降。当它下降到Vo1
=-
o2
时，比较器发
生跳转，使得Vo2变为高电平，此时三极管饱和导通，电容开始放电，三极管的集电极与发射极之间的压降很小，一般可忽略不计，因此，电容放电的电流为
I'C=IR1-IR2≈
12
Vi-V-
R1
-
V-R2
(3.3-5)
将式(3.3-2)和R2
=
R1带入式(3.3-5)，得
I'C≈-
Vi2R1
(3.3-6)
由式(3.3-6)和式(3.3-4)可知，电容放电电流与充电电流的大小基本相等，方
向相反，而且它们的绝对值与控制电压成正比。
电容放电时，Vo1将逐渐上升。当它下降到Vo1
=
R6R6+R7
o2
时，比较器发生
跳转，使得Vo2又变为低电平，此时三极管截止，电容开始充电，电容如此反复充放电，因此Vo1为三角波，Vo2为方波。上升到Vo1即
=
R6R6+R7
o2
需要4周期，
Vo1=
R6R6+R7
o2=
1C
T
⎰
Vi2R1
=
Vi
T
2R1C4
(3.3-7)
由式(3.3-7)即可得出振荡频率为
f=
1T=
R6+R7V
i
8R1R6Co2
(3.3-8)
由式(3.3-8)可知，当电阻与电容值均保持不变时，频率与控制电压的大小成
正比。 三、
实验内容
1) 按照实验原理图连接仿真电路，通过调节电位器即可改变所需输入电压
Vi的大小，且调节范围为0～10V。
2) 调节电位器属性框如图3.3-2所示。通过键“A”与组合键“Shift+A”控制输
入电压Vi的大小，控制精度为0.1%。
图3.3-2 电位器属性框
3) 开始仿真，测量输出电压Vo1与Vo2的值调节电位器，改变控制电压Vi，
测量三极管基极与集电极的电压VB与VC和振荡周期T与控制电压Vi的关系T=F(Vi),填入表3.3-1中。输入电压为2V时，输出Vo1与Vo2波形分别如图3.3-3通道A，B所示。
图3.3-3Vo1与Vo2波形
四、实验结果
表3.3-1 电压/频率转换电路仿真调试记录
波形