模拟电子课程设计课设传感器测量系统的设计.docx
- 文档编号:10292557
- 上传时间:2023-02-09
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:272.68KB
模拟电子课程设计课设传感器测量系统的设计.docx
《模拟电子课程设计课设传感器测量系统的设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模拟电子课程设计课设传感器测量系统的设计.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
模拟电子课程设计课设传感器测量系统的设计
模拟电子技术课程
设计报告书
课题:
传感器测量系统的设计
学院:
信息工程学院
专业班级:
自动化08班
姓名:
学号:
摘要:
本设计为一个放大器系统,当电阻值变化±2%时,放大电路能够产生±8V的输出电压,再通过电平转移电路将±8V的电压转移到0~5V。
一、电路结构及原理说明:
该电路由四部分组成:
基准电压源电路、测量电桥电路、放大电路、电平转移电路。
电路框图如下所示:
测量电桥
放大电路
电平转移电路
基准电压源
1.基准电压源:
为测量电桥提供一定精度要求的7.5V基准电压,采用5.6V稳压管与同相比例运算电路结合实现。
2.测量电桥电路:
当电桥的所有阻值都相同时,输出电压为零。
当有一电阻发生变化时将会有电压输出。
此电路可以等效为传感器测量电路,测取的温度变化量并将其转化成电压变化。
3.放大电路:
放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化(ΔV)放大,使其满足性能要求。
放大电路采用两个同相电压跟随器(作为输入缓冲器)与两级放大器组成,其中第一级放大器为差动放大器,第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。
4.电平转移电路:
二、测量电路和参数计算
1、基准电源电路
基准源输出电压为V+=7.5V,稳压管电压为5.6V,取稳压管的稳定电流为1~1.2mA。
根据基准源电路有
得到:
选RJ2=30kΩ,可得RJ1=88.1kΩ。
由于
若取IF=1mA,则有
得到RJF=1.9kΩ。
电阻R3和R4的计算:
由稳压管开始启动的条件:
设VS、RJ3、RJ4组成的电路向稳压管提供的电流为0.2mA,
若流过R4的电流也为0.2mA:
则由下式:
可得RJ4=31.5kΩ
因为流过RJ3电阻的电流为0.4mA,所以
取VS=10,得到:
验证
这是一个启动电路。
2、测量电桥的计算
式中V+是电桥的基准电压。
由于Vo1与电压V成正比,因此V应该由基准电压源电路提供。
取V=7.5V,电桥的R1=R2=R3=R4=100kΩ。
这里δ=0.02,V+=7.5V。
3、放大电路的计算
如果对于Vo1=0.0375V时,输出电压为8V,则有放大倍数为8/0.0375=213.33倍。
则对于放大器有
一般希望RY4/RY3和RY2/RY1有相同的数量级。
令R11=10kΩ,R21=100kΩ,则1+2R21/R11=21,R41/R41=10.159
若令R31=5kΩ,则R41=50.793Kω
其中R21=R22,R31=R32,R41=R42
4、电平转移电路
联立解得,得到
,
。
取R5=96kΩ,R6=4kΩ,得V1=0.4166V。
取RG=1kΩ,RF=4kΩ。
三、电路仿真
1:
基准电压源的单独仿真
经过反复调试,最终选择RJ2=31.02kΩ,此时输出电Vout=7.5V。
2、测温电桥的单独仿真
当四个电阻都相等时,理论上电桥输出应为0,实际存在偏差,输出为-0.074nV。
当
在基准电压为7.5的时候,对于R3阻值在99KΩ,101KΩ时的分别仿真
3:
放大电路的单独仿真
在R3=99KΩ时的仿真
在R3=101KΩ时的仿真
4.
4:
整体电路仿真
在R3阻值改变时,输出电压变化,R3=99KΩ时输出电压为6.028V;当R3=101KΩ时,输出电压为-5.968V,这2数值都在误差允许范围内。
5:
误差产生的分析
虽然在仿真时用的是理想的元器件但是,在计算放大倍数是RY1,RY2,RY3,RY4取了近似值,导致结果输出不是+6V和-6V。
四、主要元件参数和元件列表
基准电压源
测温电桥
放大电路
运放
理想运放
运放
理想运放
运放
理想运放
V1
10V
R1
100kΩ
RY1
10kΩ
RJ1
82.6kΩ
R2
100kΩ
RY2
124kΩ
RJ2
29.88kΩ
R3
100±1kΩ
RY3
10kΩ
RJ3
9.25kΩ
R4
100kΩ
RY5
124kΩ
RJ4
31.5kΩ
RY6
10kΩ
RJF
1.9kΩ
RY7
124kΩ
D1
虚拟二极管
R5
124kΩ
稳压管
N4734A
注:
图中RY2,RY5即为计算放大倍数时的“RY2”;RY3,RY6即为计算放大倍数时的“RY3”,RY7,R5即为计算放大倍数时的“RY4”,RY1不变
5、总结
1.通过本次模拟电子技术课程设计,巩固了模拟电子技术课程中学习的理论知识,例如同相比例电路﹑反相比例电路﹑实际运放﹑稳压管等知识;
2.通过在网络中寻找实际元件参数,锻炼了自己阅读技术资料的能力;
3.初步掌握了Multisim2001用于模拟电子技术的仿真方法,初步了解了计算机辅助设计的方法;
4.通过参阅参考文献,了解了更多关于铂电阻测温传感器的知识;
5.本次课程设计还有相当多的不足和缺点,例如:
仿真设计时没有考虑稳定对其他元件的影响;仿真是没有具体对实际运放进行失调电压和失调电流的调零;选取某些电阻时使用的虚拟电阻,没有采用实际电阻,缺乏实用性;对误差的分析比较简单,希望通过本次课程设计,进一步掌握计算机辅助设计的能力,对本试验题目做进一步改进。
六﹑参考文献
[1].太原理工大学信息工程学院自动化系.模拟电子技术课程设计指导书.太原理工大学.2007.5
[2].周凯.EWB虚拟电子实验室—Multisim7&Ultiboard7电子电路设计与运用.电子工业出版社.2006
[3].华成英.模拟电子技术基础(第四版).高等教育出版社.2006
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟 电子 课程设计 传感器 测量 系统 设计