傳感器測量系統(tǒng)的課程設(shè)計太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技

1、模擬電子技術(shù) 課程 實驗報告專業(yè)班級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 基本摘要及要求：設(shè)計一個放大器系統(tǒng)，當(dāng)傳感器電阻值變化±1%時，放大電路能夠產(chǎn)生±6的輸出電壓。要求偏差為0時輸出為0，偏差為1%時輸出為6V，偏差為-1%時輸出為-6V，誤差不超過±2%。一、電路結(jié)構(gòu)及原理說明：該電路由四部分組成：基準電壓源電路、測量電橋電路、放大電路。電路框圖如下所示：測量電橋基準電壓源放大電路1基準電壓源：為測量電橋提供一定精度要求的7.0V基準電壓，采用5.6V穩(wěn)壓管與同相比例運算電路結(jié)合實現(xiàn)。2測量電橋電路：當(dāng)電橋的所有阻值都相同時，輸出電壓為零。當(dāng)有一電阻發(fā)生變化

2、時將會有電壓輸出。此電路可以等效為傳感器測量電路，測取的溫度變化量并將其轉(zhuǎn)化成電壓變化。3.放大電路：放大電路用于將測溫橋輸出的微小電壓變化（V）放大，使其滿足性能要求。放大電路采用兩個同相電壓跟隨器（作為輸入緩沖器）與兩級放大器組成，其中第一級放大器為差動放大器，第二級放大器為可以方便調(diào)節(jié)的反相比例運算電路。二、測量電路和參數(shù)計算 R11R21R22R31R32R41R42vovi1vi2.VSRJ1RJ2RJ3RJ4RJFDJ1VzV+.R1R3R4R2(1+¦)Vo. 1、基準電源電路基準源輸出電壓為V+=7V，穩(wěn)壓管電壓為5.6V，取穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流為11.2mA。根據(jù)基準源

3、電路有得到：選RJ2=10k，可得RJ1=40k。由于 若取IF=1mA，則有得到RJF=1.4k。電阻R3和R4的計算：由穩(wěn)壓管開始啟動的條件：設(shè)VS、RJ3、RJ4組成的電路向穩(wěn)壓管提供的電流為0.2mA，若流過R4的電流也為0.2mA：則由下式： 可得RJ4=31.5k因為流過RJ3電阻的電流為0.4mA，所以 取VS=10V，得到： 驗證這是一個啟動電路。2、測量電橋的計算式中V+是電橋的基準電壓。由于Vo1與電壓V成正比，因此V應(yīng)該由基準電壓源電路提供。取V=7.0V，電橋的R1=R2=R3=R4=100k。這里=0.02，V+=7.0V。3、放大電路的計算如果對于Vo1=0.035

4、V時，輸出電壓為6V，則有放大倍數(shù)為6/0.035=171.428571倍。則對于放大器有一般希望RY4/RY3和RY2/RY1 有相同的數(shù)量級。令R11=10k，R31=5k，則若令:則R41=44.7621538K R21=89.5243076k其中R21=R22，R31=R32，R41=R42三、電路仿真1：基準電壓源的單獨仿真經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，最終選擇 RJ2=10.84k，此時輸出電Vout=7.0V。2、測溫電橋的單獨仿真當(dāng)四個電阻都相等時，理論上電橋輸出應(yīng)為0在基準電壓為7.0V的時候，對于R3阻值在99K，101K時的分別仿真 3： 放大電路的單獨仿真4：整體電路仿真經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，

5、最終選擇 R41=45.92k在R3阻值改變時，輸出電壓變化，R3=99K時 輸出電壓為6.001V；當(dāng)R3=101K時，輸出電壓為-5.988V，這2數(shù)值都在誤差允許范圍內(nèi)。5：誤差產(chǎn)生的分析雖然在仿真時用的是理想的元器件但是，在計算放大倍數(shù)是RY1，RY2，RY3，RY4取了近似值，導(dǎo)致結(jié)果輸出不是+6V和-6V。四：主要元件參數(shù)和元件列表四、主要元件參數(shù)和元件列表基準電壓源測溫電橋放大電路運放理想運放運放運放運放理想運放V110VR1100kRY110kRJ140kR2100kRY2124kRJ210kR3100±1kRY310kRJ39.25kR4100kRY5124kRJ4

6、31.5kRY610kRJF1.4kRY7124kD1虛擬二極管R5124k穩(wěn)壓管N4734A五：課設(shè)收獲：1. 此次模擬電子技術(shù)課程設(shè)計，鞏固了模擬電子技術(shù)課程中學(xué)習(xí)的理論知識，例如同相比例電路反相比例電路實際運放穩(wěn)壓管等知識；2. 由于以前也運用過該軟件，因此本次課設(shè)使我對該軟件更加熟悉了。掌握了 Multisim 2012 用于模擬電子技術(shù)的仿真方法，學(xué)會了計算機輔助設(shè)計的方法；3. 通過在網(wǎng)絡(luò)中尋找實際元件參數(shù)，鍛煉了自己閱讀技術(shù)資料的能力；4. 本次課程設(shè)計還有相當(dāng)多的不足和缺點，如：對誤差的分析比較簡單，希望通過本次課程設(shè)計，進一步掌握計算機輔助設(shè)計的能力，對本試驗題目做進一步改進

7、。5. 對于電路的調(diào)試應(yīng)更加耐心,合理運用二分法進行調(diào)試。六： 參考文獻 1. 楊欣.Len D M Nokes 電子設(shè)計從零開始（第二版）.清華大學(xué)出版社.2010 2. 周凱. EWB虛擬電子實驗室Multisim 7 & Ultiboard 7電子電路設(shè)計與運用. 電子工業(yè)出版社. 2006 3. 華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版). 高等教育出版社. 2006模擬電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書（第一組課題） 姓 名： 院 （系）： 專 業(yè) ： 班 級： 課程設(shè)計題目： 傳感器測量系統(tǒng)的設(shè)計 課程設(shè)計要求：設(shè)計一個放大器系統(tǒng)，當(dāng)電阻值變化±1%時，放大電路能夠產(chǎn)生±6V的輸出電壓。要求偏差為0時輸出為0，偏差為1%時輸出為6V，偏差為-1%時輸出為-1V，誤差不超過±2%。 設(shè)計任務(wù)總述：對設(shè)計題目進行分析，根據(jù)設(shè)計的要求先確定基準電壓源：為測量電橋提供一定精度要求的7.0V基準電壓，然后修改電路，進行參數(shù)計算.，測量當(dāng)電阻值變化±1%時，放大電路能夠產(chǎn)生±6V的輸出電壓；要求偏差為0時輸出為0，偏差為1%時輸出為6V，偏差為-1%時輸出為-6V，誤差不超過