电流电压转换电路的设计.doc
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1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 电子技术课程设计 题 目 电流电压转换电路的设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2012 年 7月 1日东北石油大学课程设计任务书课程 电 子 技 术 课 程 设 计 题目 电 流 电 压 转 换 电 路 专业 自动化 姓名 学号 主要内容: 1.将4mA20mA的电流信号转换成10V的电压信号,以便送入计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0对应10V,12mA为50对应0V,20mA为100对应10V。2用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(12V)。主要参考资料:1 陈兆仁.电子
2、技术基础实验研究与设计M.北京:电子工业出版社,20002 杨振江.新颖实用电子设计与制作M.西安电子科大出版社,20003 杜龙林.用万用表检测电子元器件M.辽宁科学技术出版社,20014 电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书M.北京:科学出版社,19885 童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第四版)M.高等教育出版社,20066 彭介华.电子技术课程设计指导M.高等教育出版社,19977 李哲英等.实用电子电路设计M.北京:电子工业出版社,1997完成期限 2012.6.25-2012.7.1 指导教师 专业负责人 2012年 6 月24 日目 录1 任务和要求12 总体方案设计与选择
3、12.1 分析任务和要求12.2 方案一设计及分析12.3 方案二设计及分析22.4 电流提供部分的方案.23 单元电路设计及参数计算33.1 直流源四个组成部分分析33.2 第一级电流的计算33.3 第二级电流的计算44 总原理图45 安装和调试45.1 安装.55.2 调试.56 性能测试与分析.56.1 直流源性能测试与分析.66.2 电流电压转换电路性能测试与分析.67 设计总结7参考文献8电子技术课程设计(报告)1 任务和要求1.将4mA20mA的电流信号转换成10V的电压信号,以便送入计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0对应10V,12mA为50对应0V,20mA为10
4、0对应10V。2用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(12V)。2 总体方案设计与选择2.1 分析任务和要求题目要求之一:要求将4mA20mA的电流信号转换成为10V的电压信号,可以在集成运放引入电压并联负反馈,从而达到电流-电压转换。题目要求之二:要求用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的12V直流电源。我们知道直流电源可由四部分构成,变压器,桥式整流电路,电容滤波电路及集成稳压电路构成。通过对各元器件参数的计算及电路的组合分析可初步定制出原理图。2.2 方案一设计及分析(一)设计一个第一级增益为1的差动输入电路,第二级增益为2.5的电路。其原理图为:图1 原理
5、图 (2) 桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计(12V)。 分四个部分,分别为:电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路。 我们分别设计出其四个部分的电路图,再经过组合得到其总原理图为:图2 总原理图 方案一总结:优点:精确,操作方便。缺点:一些2K电位器不易买到但可以用5K代替。2.3 方案二设计及分析 (一)设计一个第一级增益为1的电压并联负反馈,第二级增益为2.5的电路。图3 电路图 (二)桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计(12V)同方案一方案二总结:优点:电路虽较简单,缺点:器材不容易买到,像运放OP4558,温度补偿性二极管,很容易操作。通过对2个方案的比较
6、分析,我们选出了最优的方案方案一。2.4 电流提供部分的方案用VCCS受控源提供电流。如下图:图4 VCCS受控源3 单元电路设计及参数计算3.1 直流源四个组成部分分析(一)电源变压器。 由于要产生12V的电压,所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V,现有的器材可选变压后副边电压u2为15V的变压器。 (二)整流电路。 桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性分别导通,将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与负载电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。 (三)滤波电路。 滤波电容容量较大,一般采用
7、电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电作用,使输出电压趋于平滑。 (四)稳压电路。 三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。调成管决定输出电压值。由于本课程设计要求12V 的输出电压,所以我们选用7812和7912的三端稳压管 3.2 第一级电路的计算图10 第一级电路 由于设计要求是要把的电流转换成电压,所以要提供电流源。可以用制作的直流源与一电位器串联,通过调节电位器从而达到所需的电流,运放采用差动输入。 ,当时,;当时,.所以只要调节电位器的阻值在之间就可以达到电流。选择电位器为的电位器,可由2只电阻并联实现。这样输入电流对应电压,输入电流
8、对应电压。设计增益为1,对应输出电压为.故要求电阻阻值相等,取。3.3 第二级电路的计算 因为第一级电压变化范围为.而最终输出应为,变化范围,故级增益为倍,又输入电流为时,输出电压为.此时要求输出为。故在反相输入端加入一个的直流电压,使输出为0。运放采用反相加法器,增益为2.5倍。取(以用的电位器进行调节,所以选择的电位器),。反相加法器引入电压为,可以用稳压管稳压,从而达到所需的.4 总原理图 电流电压转换电路图5 电流电压转换电路图12 电流电压转换电路5 安装与调试5.1 安装 依据已设计出的电路图,合理地在电路板上布局,拉线。在安装的过程中注意以下几点:1、大电解电容的正负极不能接反;
9、2、uA741的各管脚不能接错;3、三端稳压管三个端的作用一定要分清;4、焊时拉线要直,焊点应均匀。5.2 调试 (一)直流源动态调试 将变压器插头插至交流电后,开始测变压器的副边电压及滤波输出电压、还有稳压管输入电压和,最后测试和。这几个步骤应按顺序进行,若其中某一个步骤出现问题,应及时停下进程,切断电源,查找和想法排解故障。(二)电流电压转换电路动态调试 先用仿真软件将原理图仿真,观察其是否符合理论结果。仿真结果如下:图6 仿真结果 可知原理图符合实验要求,达到预期结果6 性能测试与分析6.1 直流源性能测试与分析 (一)直流源性能测试 在调试成功后,我们开始测试直流源各组成部分的电压。具
10、体过程如下: 测量值:(1).W7812两端管压降: W7912两端管压降: (2). (二)直流源数据处理及误差分析: 1、数据处理(理论值):(1)W7812/W7912两端管压降: 误差计算: (2)稳压电压: 误差计算:; 2、误差分析:(1)、实验时读数不仔细引入实验误差; (2)、实验仪器不够精确; (3)、电子元件本身制作不精良; (4)、焊接技术不够成熟,导致电路板没达到理想结果。6.2 电流电压转换电路性能测试与分析 (一)电流电压转换电路性能测试 1、数据处理输入电流()第一级输出电压理论值()第一级输出电压实际值()第二级输出电压理论值()第二级输出电压实际值()4-2-
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