模拟电路课程设计.docx
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模拟电路课程设计.docx
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模拟电路课程设计
模拟电子技术课程设计报告
题目:
传感器测量系统的设计
学院:
现代科技学院
专业:
自动化
班级:
08-01
姓名:
段家骏
指导老师:
韩晓明
目录
1课程设的目的……………………………………………1
2课程设计的要求……………………………………………1
3课程设计报告内容…………………………………………1
4元件清单……………………………………………………6
5心得体会…………………………………………………………7
6参考书目……………………………………………………7
1.课程设计目的
(1)选用各类电子元件完成传感器测量系统的放大电路的设计,掌握各元件的使用方法;
(2)理解集成电路的原理,利用Multisim软件完成设计电路的模拟和参数的调试。
2.课程设计题目描述和要求
设计一个放大器系统,当电阻值变化±2%时,放大电路能够产生±5V的输出电压。
要求偏差为0时输出为0,偏差为2%时输出为5V,偏差为-2%时输出为-5V,误差不超过±5%。
3.课程设计报告内容
1.分析题目要求
题目要求设计一个放大系统,因为是放大系统所以要有一个放大电路部分;又因为要求电阻偏差为0时输出为0,偏差为2%时输出为5V,偏差为-2%时输出为-5V,所以应有一个电桥部分;因为电桥的输入电压应为以稳定直流电压,所以还应有一个直流稳压电源部分。
因此电路系统应包括以上三个部分,即:
(1)基准稳压电源部分;
(2)电桥电路部分;(3)放大电路部分。
由此查找参考电路如下图所示
第1页
2.工作原理及元件参数计算
(1)基准稳压电源部分
基准源输出电压取V+=7V,选取的稳压管型号为BZV55-C5V6,其电压
为5.6V,稳定电流为5~15mA
根据基准源电路有
得到:
选RJ2=14kΩ,可得RJ1=56kΩ。
由于
因为要保证电源为零时稳压管也在工作,即IF应大于5mA而小于15mA。
因此取IF=10mA,
则
得到RJF=0.14kΩ。
电阻R3和R4的计算:
由稳压管开始启动的条件:
式中0.7为开关二极管的开门电压
因为稳压管的工作区为5~15mA,IF=10mA,所以从VS、R3、R4组成的电路流稳压管的电流应在0~5mA之间。
因此设VS、R3、R4组成的电路向稳压管提供的电流为5mA,
若流过R4的电流也为5mA:
则由下式:
第2页
可得RJ4=1.26kΩ
因为流过RJ3电阻的电流为10mA,所以
取VS=10,得到:
验证
这是一个启动电路,当启动后,就不用关注了。
(2)电桥部分
电桥中一般有三个电阻相同,而另一个略有不同,由此产生电势差。
从而达到提供电压的目的。
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。
其中V=7V,电桥的R1=R2=200kΩ。
(3)放大电路部分
如果对于Vo1=0.035V时,输出电压为5V,则有放大倍数为5/0.035=142.86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RY3=10kΩ,RY4=82kΩ,则RY4/RY3=8.2,RY2/RY1=8.21
若令RY2=160kΩ,则RY1=19.49kΩ
第3页
3.应用Multisim调试参数
(1)基准稳压电源部分
在Multisim软件中按设计电路连接电路,将参数按估算值输入,然后进行仿真,并对个参数进行调整,使输出达到需求的值。
上图为调试结果,其中调试后各个参数分别为
电阻:
Ry1=57.4komRY2=14komRy3=0.37komRy4=1.26kom
RJF=0.15kom
输入电压Vcc=10V输出电压V+=7.000V
调试时要注意稳压二极管的各项参数,要使二极管始终处在工作区域内,即使通过稳压二极管的电流在5~15mA的范围内。
(2)电桥部分
在Multisim软件中按设计电路连接电路,将参数按估算值输入,然后进行仿真。
在该环节仿真时,
出现的问题:
电压表显示为0.027
原因:
电压表的内阻数量级太小
解决办法:
将其内阻单位调大,即将其数量级调大
结果:
电压表显示为0.035,与计算的数值相同。
第4页
(3)放大电路部分
在Multisim软件中按设计电路连接电路,将参数按估算值输入,然后进行仿真,并对个参数进行调整,使输出达到需求的值。
调试结果如上图Ry2=160komRy3=10komRy4=82kom与估算值相同
Ry1=19.275kom该电阻本应为一个固定电阻串联一个可变电阻,在这里为方便直接用一个可以调值的固定的电阻代替进行仿真。
最后将三个部分连接起来进行最后调试。
输出结果为5.000V符合题目要求。
4.数据整理
调试完成后个参数值为:
第5页
电阻Ry1=57.4komRY2=14komRy3=0.37komRy4=1.26kom
RJF=0.15komR1=R2=200komR3=204kom
Ry2=160komRy3=10komRy4=82komRy1=19.275kom
电压V+=7.000vVo1=0.035vVo=5.000v
5.误差分析
在模拟软件中调试的数据与计算的数据之间存在误差。
产生误差的原因有以下几点:
1.测量仪器存在内阻;2.各种电器元件(如三极管)是按照实际元件仿真的因此存在误差;3.在计算时部分公式经过简化后精度降低;4.计算时的数据值精度较低,经多次运算后误差放大。
6.总结
在仿真过程中经常遇到测量值与预测值相差很大的情况,原因可能是因为线路中有虚接的地方,检查方法是移动相关元件,看电路连线是否跟着变化,若变了就说明接好了,反之就是虚接了。
在仿真实验中还要注意各个元件的相关参数,如本实验中的二极管1N4449的开门电压为0.7v,稳压二极管的工作电流为5-15mA,电压为5.6v。
在分析电路,计算参数要用到。
还有要注意的就是各种元器件的正负极不要接反,不要把接地的部分忘了。
4元件清单
第6页
5.心得体会
通过对本科目的学习与设计,使我了解和不同种类电子元件在电路中的不同应用,知道在现实生活中很多地方都用到了放大电路,我们的娱乐、生活中都少不了对这一电路的应用。
模拟电子技术课程是一门技术、工艺、应用性都很强的学科。
在设计中我我们要考虑很多,怎样能够使所设计的电路能够发挥出想要达到的目的。
而我们要为这一目标严谨的对待没一条线路,每个元器件的功能。
通过设计放大电路使我知道,自己在这一方面的不足,在今后的学习中还应加倍努力,让自己在这方面能够更加成熟。
6.参考书目
童诗白,华成英主编《模拟电子技术》高等教育出版社2009年6月
夏路易编著《基于EDA的电子技术课程设计》电子工业出版社2009年1月
第7页
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