模拟电路课程设计 2

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

.rj1rj2

dj1v+.vs.

rj3rjfrj4vz

..vi1ry4

r1r1ry2ry3vo..

vi2ry4

第1页 2.工作原理及元件参数计算

1)基准稳压电源部分

vz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

rj2 vo1,(1，)vzrj1

vo1rj27 ,(1，),1.25vzrj15.6

rj2 ,0.25rj1

得到：选rj2=14kω，可得rj1=56kω。

由于 vo,vz7,5.6

if,, rjfrjf

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 7,5.610ma, rjf

得到rjf=0.14kω。

电阻r3和r4的计算：

由稳压管开始启动的条件：

r4 vs,vz，vd,vz，0.7r3，r4

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。

r3、r4组成的电路向稳压管提供的电流为5ma，因此设vs、

若流过r4的电流也为5ma:则由下式：

第2页 5.6，0.7 irj4,,5marj4

可得rj4=1.26kω

因为流过rj3电阻的电流为10ma，所以

vs,6.3 irj3,,10marj3

取vs=10，得到：

10,6.3 rj3,,0.37kω10

验证 r41.26vs,10,7.73,vz，vd,vz，0.7,6.3vr3，r40.37，1.26

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。

r2(1，)r2r1||r2r1||r2vo1,[,v,,(v,,(v r2(1，)，r1r1，r2r1，r2(1，)r1，r2,,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。

r1r257.4kohm14kohm

u6a-+ 0.658vu1vccd210vdc 1mohm2u2u4r33--+0.010a 5.

054ma1opamp_3t_virtual*0.37kohm1n4449*dc 1e-009ohmdc 1e-009ohmu7+dc 1e-009ohm 9.150mau3+-dc 1e-009ohmr4 4.

988ma-

0.15kohmu8+r5dc 1e-009ohm 0.014au9+-u5a1.

26kohmdc 1mohm+ 5.627vdc 1mohm 7.000v--d1bzv55-c5v6*

r1||r2)0.02 vo1,()v，),v，),7),0.035v,r1，r244

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

vory42ry2 ,142.86,(1，)vo1ry3ry1

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**，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=57.4kom ry2=14kom ry3=0.37kom ry4=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。

**。在该环节**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。

**，并对个参数进行调整，使输出达到需求的值。

u11r63

282kohmr1u3opamp_3t_virtual*r4

2v1r3160kohm10kohm0.035 v r5319.275kohmr21vcc10kohmu27vopamp_3t_virtual*160kohm2r7-+382kohm -5.

000v1

opamp_3t_virtual*

r3r4调试结果如上图ry2=160kom 200kohm200kohmry3=10kom ry4=82kom 与估算值。

相同 +ry1=19.275kom该电阻本应为一个 0.035v-r1r2固定电阻串联一个可变电阻，在这204kohm200kohm里为方便直接用一个可以调值的固。

定的电阻代替进行**。

最后将三个部分连接起来进。

行最后调试。

r1r2u257.4kohm14kohmvcc2d110v3r31-+opamp_3t_virtual0.37kohmr41n4449 7.000v

r50.15kohmd21.26kohmbzv55-c5v6

2r12160kohm10kohmr1419.275kohm3r11+1 0.035vr6r710kohmu4-opamp_3t_virtual204kohm200kohm160kohm2r16-+82kohm3 -5.

000v1opamp_3t_virtual

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=57.4kom ry2=14kom ry3=0.37kom ry4=1.26kom

rjf=0.15kom r1=r2=200kom r3=204kom

ry2=160kom ry3=10kom ry4=82kom ry1=19.275kom

电压 v+=7.000v vo1=0.035v vo=5.000v

误差分析 5.

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**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**过程中经常遇到测量值与**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**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 2023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 2023年1月第7页

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