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类型电路设计报告范文.doc

  • 上传人:cjc2202537
  • 文档编号:134508
  • 上传时间:2018-03-22
  • 格式:DOC
  • 页数:13
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    1、成都理工大学计算机辅助电路分析课程设计题目名称 由 LM10 等构成的直流表头放大电路学院名称 核技术及其自动化工程学院所属专业 电气工程及其自动化学生姓名 *学 号 *班 级 *一、设计的题目及其要求(1)设计题目由 LM10 等构成的直流表头放大电路(2)课程设计的目标、基本要求及其功能:设计能够实现直流表头放大的电路,并对其进行仿真分析。本电路应现对直流表头的放大,并能有一定精度,应在一定温度和外界环境中正常运行工作。并能做出整个直流表头放大电路在现实生活中的应用。(3)设计要求的最终指标本电路是能够在温度范围为 15 一 55区间内稳定工作的直流表头放大电路。其满标度的灵敏度为 10m

    2、V/10nA。二、设计的基本思路及其设计出发点本电路采用低功率集成运算放大器 LM10 作为放大电路的核心器件。本电路作为测量表的一部分,应含有一定精度,也有一定的工作范围限制,如电流频率,环境温度等。所以对电路的放大能力、工作频率范围等也有一定要求,且对微弱电信号能进行测量。三、方案原理论述图 1 是由 LM10 等构成的直流表头放大电路。图 1 由 LMl0 等构成的直流表头放大电路图它是在温度范围为 15 一 55能稳定工作的直流表头放大电路。满标度的灵敏度为 10mV/10nA。R6(2K)用于调零。调零的基准电压由 LM10 片内的基准电压源决定,不受电源电压变化的影响;R5(5K)

    3、 用于调偏置电流;VD1 和 VD2 为 LM10 的保护二极管。该电路的电源电压为 1.5V,消耗电流约为 0.5mA。对直流表头进行放大可测量更微小电信号。在 正 常 的 放 大 器 工 作 状 态 下 , 二 极 管 VD1 和 VD2 构 成 差 分 式二 极 管 保 护 电 路 , 使 保 护 二 极 管 上 的 电 压 保 持 0V 偏 置 , 而 在 发 生过 压 期 间 , 二 极 管 将 故 障 电 流 旁 路 到 地 。在电气测量中,理想情况下,电表的接入应不影响被测电路的原工作状态,这就要求电压表的内阻为无穷大、电流表的内阻为零。实际上,万用电表表头的可动线圈总有一定的电

    4、阻,用它进行测量时将影响被测量的值,引起误差。此外,交流电表中的整流二极管的压降及非线性特性也会产生误差。如果在万用电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。下图是 LM10 的一些参数情况为了减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,流经表头的电流与表头的参数无关,进行量程切换时,只要改变 RP2 电阻即可。表头电流 I 与被测电压 u 的关系为 I=I/RUi四、仿真设计分析本次仿真过程采用 MULTISIM10.0 进行仿真分析,其中由于在其元件库中找不到集成运算放大器 LM10,

    5、所以采用了同系列功能相似的 LM101AD 进行仿真分析,对本次仿真分析影响不大。本次仿真分析进行了如下分析:参数扫描分析、直流扫描分析、静态工作点分析、交流分析、交流最坏情况分析、瞬态分析、温度扫描分析、灵敏度分析。全部仿真分析情况如下:(1 )参数扫描分析情况如图 2 所示图 2 参数扫描分析(2 )直流扫描分析情况如图 3 所示图 3 直流扫描分析(3 )静态工作点分析情况如图 4 所示图 4 静态工作点分析(4 )交流分析情况如图 5 所示图 5 交流分析(5 )交流最坏情况分析情况如图 6 所示图 6 交流最坏情况分析(6 )瞬态分析情况如图 7 所示图 7 瞬态分析(7 )温度扫描

    6、分析情况如图 8 所示图 8 温度扫描分析(8 )灵敏度分析情况如图 9 所示图 9 灵敏度分析五、本电路的实际应用本电路可用于制作用于测量微弱电信号的万用表,可测直流电流,直流电压、交流电流、交流电压、电阻等。若要制作交流测量用表则应再加一级整流电路,将变化的交流信号转变成稳定的直流信号再进行测量。万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表(微安表)做表头。当微小电流通过表头,就会有电流指示。但表头不能通过大电流,所以,必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压,从而测出电路中的电流、电压和电阻。下面分别介绍。图 10 为测量方式:图 10 测量方式(1)测直流电流可在表头上并联一个适当的电阻(叫分流电阻)进行分流,以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值,就能改变电流测量范围。(2)测直流电压可在表头上串联一个适当的电阻(叫倍增电阻)进行降压,就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值,就能改变电压的测量范围。(3)测交流电压此时情况就有所不同,因为表头是直流表,所以测量交流时,需加装一个并、串式半波整流电路。整流电路的任务是将交流电变换成直流电,完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。

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