電流智能檢測課程報告

1、寧波大紅鷹學(xué)院 電子技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計報告題目：電流智能檢測電路 所在學(xué)院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 班 級： 13電自1班 姓 名： 吳乾輝 學(xué) 號： 1322210133 指導(dǎo)教師： 高曉紅 2015年6月題目：電流智能檢測電路一、設(shè)計目標(biāo)和要求1通過本課程設(shè)計，掌握儀表放大器、精密全波整流電路、電壓比較器、數(shù)字邏輯電路工作原理。2熟悉簡單模/數(shù)混合電路的設(shè)計方法和主要流程。3學(xué)習(xí)模/數(shù)混合電路的仿真與調(diào)試方法。設(shè)計要求：表1 指標(biāo)采樣電阻阻值()綠色LED點亮的電流范圍黃色LED點亮的電流范圍紅色LED點亮的電流范圍0.02A0.20.25A0.25-0.5A0.5A二、工作原理及數(shù)據(jù)分析電流

2、智能檢測電路由電壓放大電路、精密全波整流電路、電壓比較器和譯碼器組成。（1）電壓放大電路：Ni4i3Mi2圖2.1 兩級放大電路 此次所采用的放大電路為T形網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路如圖2.1.u1R1=-uMR2uM=-R2R1.u1i3=R2R3R1.u1i4=i2+i3 uo=-i2R2-i4R4 uo=-R2+R4R11+R2/R4R3.ui （2.1）當(dāng)R3、R10分別取值為5.555k、4.348k時，一級放大比例系數(shù)為-20，二級放大比例系數(shù)為-25，所以整個放大電路的放大倍數(shù)為500。（2）精密全波整流電路圖2.2 精密全波整流如圖2.2，當(dāng)輸入電壓為正時，D1截止，D2導(dǎo)通。這時R

3、1、R2和U1 共同構(gòu)成一個放大倍數(shù)為-1的反向放大電路。R3、R4、R5和U2 共同構(gòu)成了個反向加法電路。通過電阻R4的支路的放大倍數(shù)為-1，通過R3 的支路的放大倍數(shù)為-2。因此，等效的框圖可以表示如下。圖2.3 輸入電壓為正時的等效框圖可以看出，對于正電壓輸入，放大倍數(shù)為1。這時輸入阻抗為R1|R4。當(dāng)輸入為負(fù)電壓時，D1導(dǎo)通，D2截止。這時U1的作用為將R2的左端電位鉗位在0V。而U2的反饋作用使得R3的右端電位為0。因此，R2、R3這個支路兩端電位相等、沒有電流的，實際上是不起任何作用的。因此，這時整個電路其實就是R4、R5和U2 組成的放大倍數(shù)為-1反向放大電路。此時電路的輸入阻抗

4、仍為：R1|R4。綜合上面兩種情況，該電路的功能就是將輸入信號求絕對值，也就是精密整流功能。（3）電壓比較器圖2.4 電壓比較器圖2.5 集成運(yùn)放電壓傳輸特性對于正、負(fù)兩路電源供電的集成運(yùn)放，電壓傳輸特性如圖2.5所示，從圖示曲線可以看出，集成運(yùn)放有線性放大區(qū)域和飽和區(qū)域兩部分。在非線性區(qū)，輸出電壓只有兩種可能的情況，+UOM或-UOM。而在本次課程設(shè)計中，電壓比較器采用單電源供電，所以輸出電壓為+UOM或0。當(dāng)正相輸入端電壓大于反相輸入端電壓時，輸出5V；當(dāng)正相輸入端電壓小于反相輸入端電壓時，輸出0V.基準(zhǔn)電壓 U1=1.273V U2=1.591V U3=3.181V（4）譯碼器圖2.6

5、74HC138譯碼器本次設(shè)計采用74HC138譯碼器表2 74HC138譯碼器真值表輸入輸出C B AY7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y00000010100111001011101110000000100000010000001000000100000010000001000000100000010000000三、仿真測試及分析1、測試目標(biāo):測試各個模塊是否能正常工作；測試整個電流檢測電路的檢測誤差。2、測試流程：放大電路測試：在輸入端輸入五組電壓信號，觀察輸出信號是否為輸入*放大倍數(shù)，計算誤差。精密全波整流電路測試：在輸入端輸入五組不同的信號，用示波器觀察輸出波形。電壓比較器電路

6、測試：在公共輸入端輸入不同的電壓值與基準(zhǔn)電壓相比較，觀察三個輸出端的電壓值。輸入電壓別為 U1&U2U2&U3。全功能測試：在每個設(shè)置范圍內(nèi)輸入三組不同數(shù)據(jù)（范圍的極大值、極小值、中間值各1），觀察LED亮燈情況。3、所需要的儀器設(shè)備：交流穩(wěn)流源、TL082、LM393、74HC1384、測試電路圖3.1 電流智能檢測電路放大電路測試：圖3.1 放大電路測試波形圖精密全波整流電路測試：圖3.2精密全波整流電路測試波形圖電壓比較器測試：圖3.3電壓比較器測試圖5、測試結(jié)果匯總放大電路放大系數(shù)為：500精密全波整流電路：輸出波形為全波。電壓比較器：正相輸入反相輸入 5V 正相輸入反相輸入 0V6、

7、數(shù)據(jù)分析表3 仿真數(shù)據(jù)表7、結(jié)果與誤差分析 實驗結(jié)果的主要誤差來自于信號經(jīng)過全波整流后還需經(jīng)過濾波，而濾波后的波形如下圖，圖3.4 濾波后波形圖圖3.5 濾波后波形放大圖經(jīng)過一段時間后，輸出波形為正弦，當(dāng)峰值達(dá)到設(shè)置值時如圖3.4，圖3.5，此時，LED燈閃爍；在經(jīng)過精密全波整流后，所得電壓信號之間的差值放大倍數(shù)并不完全相同如表3；電壓比較器存在線性區(qū)，影響了準(zhǔn)確性。四、總結(jié)經(jīng)過兩周的電子技術(shù)課程設(shè)計，我完成了我的項目，并達(dá)到了預(yù)計的要求。雖然這次設(shè)計的項目并不是非常難，但這將書本上的內(nèi)容通過實踐認(rèn)證了，使我對一些元器件有了更深的認(rèn)識。在做設(shè)計之前，老師為我們講解了整個電路工作的大致流程：在采

8、樣電阻兩端采電壓，經(jīng)放大電路進(jìn)行放大將微小的變化放大至可檢測。然后將放大后的信號經(jīng)過精密全波整流電路整流，將交流信號轉(zhuǎn)化成直流信號，使之與電壓比較器進(jìn)行比較，然后通過譯碼器來控制LED燈。整個流程看起來很清晰，并不是很復(fù)雜，但是，在實際設(shè)計仿真電路的時候，各種各樣的小問題都出現(xiàn)了。例如，放大器型號的選擇、放大倍數(shù)的選擇、一級放大倍數(shù)不夠而需兩級放大等。其中，在全波整流電路的選擇中，原本我打算以橋式整流電路來進(jìn)行全波整流，但在設(shè)計的時候我發(fā)現(xiàn)橋式整流后的地參考點與電壓比較器的地參考點不一樣，而導(dǎo)致不能進(jìn)行電壓比較，之后我選擇運(yùn)用了運(yùn)算放大器的精密全波整流電路來作為我的整流電路。盡管課程設(shè)計是在期末才開始，我們的教材學(xué)習(xí)完畢，掌握許多知識，但是還有很多地方理解領(lǐng)悟不到位，只得參考其他文獻(xiàn)，在Multisim中試行仿真，逐步摸索。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理