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课程设计报告
-天津职业技术师范大学电子工程学院
《电子技术》
课程设计报告
同组学生姓名(学号):
曹烨玲(31)梁艳花(32)周芹(25)
班级:
应电0914
任务分工:
曹烨玲:
方案选择与设计.电路焊接调试.方案讲解.答辩
梁艳花:
资料查找.电路原理分析.答辩.方案讲解.课程设计报告
周芹:
资料查找.电路原理分析.答辩.方案讲解.课程设计报告
设计时间:
2011年12月12日——2011年12月30日
指导教师:
李莉李照业
第一周题目:
数字万用表
一、课程设计的目的
1.设计由运算放大器组成的万用表
2.组装焊接与仿真调试
二、课程设计的要求
1.直流电压表:
满量程+6V
2.直流电流表:
满量程10mA
3.交流电压表:
满量程6V,50HZ—1KHZ
4.交流电流表:
满量程10Ma
5.欧姆表:
满量程分别为:
1K,10K;100K
三、方案论证选择
1.初步选用7107,但因设计过程繁琐,电路构造与原理的分析复杂,调试与仿真不便,量程范围及相关的电阻比例不好调电路采用的元器件较多,相比之下成本也高,所以,最终决定放弃这个方案。
2.选用运算放大器uA741与LM324,设计过程十分简单,电路构造模块清晰,原理简单明了,调试过程简单,仿真效果很好,电路采用的元器件较少,成本低,相关的量程要求容易实现,所以决定选用此方案。
四、基本原理
1.元件列表:
uA7411个电阻:
12kΩ2个2、7kΩ1个
LM3241个24kΩ2个87Ω1个
1N40078个10kΩ5个100kΩ2个
1N41481个
1N4728A1个
LM324集成运放电路图:
2.原理分析:
(1)理想集成运放的虚短与续断特点
(2)在测量中,电压表或者电流表的接入应不影响被测电路的原工作状态,这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻,电流表的内阻应为零。
但实际上,万用表表头的可动线圈总有一定的电阻,例如100μA的表头,其内阻约为1KΩ,用它进行测量时将影响到被测量,从而引起误差。
此外,交流表中的整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。
如果在万用表中使用运算放大器,就能大大降低这些误差,提高测量精度。
在欧姆表中采用运算放大器,不仅能得到线性刻度,还能实现自动调零。
3.直流电压表基本原理
(1)原理图:
(2)仿真图:
(3)原理分析:
为了减流经表头的电流与表头的参数无关小表头参数对测量精度的影响,将表头置于运算放大器的反馈回路中,这时,,只要改变R1一个电阻,就可以进行量程的切换。
(4)表头电流I与被测电压Ui的关系为:
4.直流电流表
(1)原理图
(2)仿真图:
(3)原理分析:
在电流测量中,伏地电流的测量是普遍存在的,例如:
若被测电流无接地点,就属于这种情况。
为此,应把运算放大器的电源也对地浮动,按此种方式构成的电流表就可以像常规电流表那样,串联在任何电流通路中测量电流。
(4)表头电流I与被测电流Ii间关系为:
-I1R1=(I1-I)R2
可见,改变电阻比(R1/R2),可调节流过电流表的电流,以提高灵敏度
如果被测电流较大时,应给电流表表头并联分流电阻。
5.交流电压表:
(1)原理图:
(2)仿真图:
(3)表头电流I与被测电压Ui的关系为
(4)原理分析:
电流I全部流过桥路,其值仅与Ui/R1有关,与桥路和表头参数(如二极管的死区等非线性参数)无关。
表头中电流与被测电压ui的全波整流平均值成正比,若ui为正弦波,则表头可按有效值来刻度。
被测电压的上限频率决定于运算放大器的频带和上升速率。
6.交流电流表:
(1)原理图
(2)仿真图
(3)原理分析:
表头读数由被测交流电流i的全波整流平均值I1AV决定,即
如果被测电流I1为正弦电流,即I=I1sinωt,则上式可写为
则表头可按有效值来刻度。
7.欧姆表:
(1)原理图:
(2)仿真图:
(3)原理分析:
在此电路中,运算放大器改用单电源供电,被测电阻RX跨接在运算放大器的反馈回路中,同相端加基准电压UREF。
∵UP=UN=UREF
I1=IX
即
流经表头的电流
由上两式消去(UO-UREF)可得
可见,电流I与被测电阻成正比,而且表头具有线性刻度,改变R1值,可改变欧姆表的量程。
这种欧姆表能自动调零,当RX=0时,电路变成电压跟随器,UO=UREF,故表头电流为零,从而实现了自动调零。
二极管D起保护电表的作用,如果没有D,当RX超量程时,特别是当RX→∞,运算放大器的输出电压将接近电源电压,使表头过载。
有了D就可使输出钳位,防止表头过载。
调整R2,可实现满量程调节。
6.总电路图;
7.DXP电路板
五.方案实现与调试
(一)调试过程:
1.实验时“先接线,再加电;先断电,再拆线”,加电前确认接线无误,避免短路。
2.即使加有保护电路,也不要用电流档或电阻档测量电压,以免造成不必要的损失。
3.当数字表头最高位显示“1”(或“1”)而其余位都不亮时,表明输入信号过大,即超量程。
此时应尽快换大量程档或减小(断开)输入信号,避免长时间超量程。
4.在连接电源时,正,负电源连接点上各接大容量的滤波电容器和0.01uf~0.1uf的小电容器,以消除通过电源产生的干扰。
5.万用电表的电性能测试要用标准电压,电流表校正,欧姆表用标准电阻校正。
(二)测试结果记录
直流电压表测试结果
U(待测)V
1
2
3
4
5
6
I(实际)uA
83.489
166.533
250.466
333.955
417.444
500.328
I(测量)uA
80.776
164.432
248.343
331.674
415.356
497.688
绝对误差uA
2.713
2.101
2.123
2.281
2.088
2.64
相对误差
0.014%
0.010%
0.024%
0.018%
0.021%
0.016%
直流电流表测试结果
I(待测)mA
2
4
6
8
10
I(实际)mA
1.884
3.804
5.712
6.142
6.824
I(测量)mA
1.863
3.725
5.709
6.014
6.719
绝对误差mA
0.021
0.079
0.003
0.128
0.105
相对误差
0.020%
0.024%
0.016%
0.013%
0.010%
交流电压表测试结果
U(待测)V
1
2
3
4
5
6
I(实际)uA
74.719
149.613
224.507
299.412
374.294
448.388
I(测量)uA
70.865
144.677
221.653
297.659
371.779
445.822
绝对误差uA
3.854
4.936
2.854
1.753
2.515
2.566
相对误差
0.032%
0.009%
0.014%
0.022%
0.013%
0.015%
交流电流表测试结果
I(待测)mA
2
4
6
8
10
I(实际)mA
1.324
2.653
3.953
5.205
6.443
I(测量)mA
1.216
2.573
3.815
5.107
6.319
绝对误差mA
0.108
0.080
0.138
0.098
0.124
相对误差
8.68%
8.334%
7.453%
7.665%
8.839%
欧姆表测试结果
(一)量程1kΩ
R(待测)kΩ
0.3
0.5
0.8
1
I(实际)uA
621.725
678.124
717.204
719.869
I(测量)uA
619.334
677.853
715.837
717.473
绝对误差uA
2.391
0.271
1.367
2.396
相对误差
0.23%
0.16%
0.33%
0.14%
量程kΩ
1
(二)量程10kΩ
R(待测)kΩ
3
5
8
10
I(实际)uA
621.28
678.124
718.98
727.48
I(测量)uA
619.764
677.882
715.771
725.503
绝对误差uA
1.516
0.302
3.209
1.977
相对误差
0.33%
0.15%
0.25%
0.26%
量程kΩ
10
(三)量程100kΩ
R(待测)kΩ
30
50
80
100
I(实际)uA
621.725
678.124
718.98
727.862
I(测量)uA
617.619
675.844
714.826
724.764
绝对误差uA
4.106
2.280
4.154
3.098
相对误差
0.12%
0.27%
0.32%
0.18%
量程kΩ
100
七.课程设计总结
我们的方案主要由五个小的模块组成,每个小的模块的实现都比较简单,但是理论与实际有一定的差距,在调试的过程中指针显示不是很准确,因此我们把使用滑动变阻器来调试然后最终确定合适的阻值。
我们组的小创新在于电路焊接部分,我们使用的是DXP的知识做的腐蚀板,算是学以致用吧!
第二周题目:
数字电容测试仪
一.课程设计的目的
由555定时器为主,通过555定时器构成的单稳、多谐振荡电路把电容量转换为脉冲频率,通过闸门电路,用74LS161,74LS08,74LS47集成块来对闸门输出脉冲个数进行计数、锁存、驱动输出到LED(共阳)显示出所对应的数值来。
二.课程设计的要求
1、测量范围:
0.01uF—99uF
2、数字显示被测电容的数值可以换档操作
3、两个数码管作为显示元件
4、响应时间不超过2秒
三.方案论证选择
方案一:
通过利用电容充、放电特性,将待测电容量转换成直流电压值,然后通过CH7106组成的数字电压表对该转换电压值进行测量,最终在LCD显示屏上显示出所测的电容值。
数字电容计主要
由时钟电路、分频电路、量程选择电路、电容-电压转换电路、基准电路和数字
电压表构成。
方案二:
(1)通过555多谐振荡器产生基准脉冲信号,555单稳态触发器产生开启与门的控制信号,单稳态触发器的暂稳态持续时间tw=1.1RCX与时钟信号的个数与周期的乘积相等,通过调整相关参数,可使被测电容CX几乎与时钟脉冲脉冲个数N相同。
(2)再通过计数,译码,显示电路便可统计出N,同时也测出了电容的容值
四.基本原理
1.主要元件列表:
元件名称
使用个数
数码显示管
2个
555
2个
74LS08
1个
74LS161
2个
74LS47
2个
基本元件:
电阻:
电容:
5.1k3个0.1uf4个
100k2个0.01uf4个
10k4个0.33uf3个
1k4个2.2uf3个
2.电路框图
- 配套讲稿:
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