1、物电学院 温度检测放大电路设计 2- 1 -目录第一章 电路设计原理 .- 2 -1.1 设计任务及要求 .- 2 -1.2 设计方案 .- 2 -1.3 单元模块 .- 3 -1.4 平衡电桥 .- 4 -1.5 仪用差分放大电路 .- 4 -1.6 二阶低通电路 .- 5 -1.7 末级放大电路 .- 5 -1.8 ewb 仿真 .- 6 -第二章 电路板的制作及电路焊接与调试 .- 7 -2.1 电路板的制作 .- 7 -2.2 在实验室进行加电调试。 .- 7 -2.3 验证数据记录 .- 8 -心得体会 .- 8 -鸣谢： .- 8 -附录 .- 9 -电路原理图 .- 9 -元件清
2、单 .- 10 -元器件参数资料： .- 11 -实物图片： .- 11 - 2 -第一章 电路设计原理1.1 设计任务及要求设计放大电路，确定电路的电压放大倍数 A，其意义是当温度传感器的电阻变化量R0 时，电路的输出电压为 0V；当 R 变化最大 时，电路的输出电压为 5V。放大电路输出电压的实际值与理论值的相对误差小于 5%。具有调零电路，即输入电压为零时，电路的输出电压也应为零。提高要求： 为减少或消除外界干扰，电路应具有低通功能。1.2 设计方案方案一：- 3 -方案二：我们参考 BURR-BROWN 公司生产的低电压通用型双通道仪表放大器 INA2128 的内部结构设计了放大部分的
3、电路：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17-Dec-2009 Sheet of File: E:器器器器器MyDesign.ddb Drawn By:23 1411U1ATL08465 7411U1BTL084910 8114U1CTL084R924kR1024kR547kR747kR647kR847k-12+12R11RPOTout1+out1-out2我们发现两种电路都满足如下要求：高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移、低噪声、低输出电阻。但由于第二种方案可以通过 Rg 方便的调节放大增益，所以我们选择了二号方案。
4、1.3 单元模块平衡电桥 二阶低通仪用差分放大电路末级放大电路信号输出原理框图- 4 -1.4 平衡电桥1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17-Dec-2009 Sheet of File: E:器器器器器MyDesign.ddb Drawn By:R447kR147k+12R2RPOT112233PT00100out1+out1-1.5 仪用差分放大电路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17-Dec-2009 Sheet of File:
5、 E:器器器器器MyDesign.ddb Drawn By:231411U1ATL084657411U1BTL0849108114U1CTL084R924kR1024kR547kR747kR647kR847k-12+12R11RPOTout1+out1-out2电路功能：温度变化打破电桥平衡，从而在电桥两端输出微弱变化的信号。1. 电桥电路使用 47K 电阻的目的有两个：降低电路功耗。维持电路较高线性2. PT100 的 2 脚和 3 脚同时连接到地端是为了消除导线电阻对电桥平衡的影响。3. R2 使用一微调电阻是用来调节电路平衡。因为 R4 和 R1 地误差会影响电路平衡。电路功能; “仪用
6、差分放大电路 ”将电桥微弱变化信号放大输出。此电路有以下优点：高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移、低噪声、低输出电阻。原理图中的三个运放都被集中在一个 TL084 的运放之中。通过调节外置电位器 RPOT 可以调节电路整体增益。- 5 -1.6 二阶低通电路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17-Dec-2009 Sheet of File: E:器器器器器MyDesign.ddb Drawn By:131214411U1DTL084R12560R13560C11ufC21ufR152kR141kout2 out31.
7、7 末级放大电路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17-Dec-2009 Sheet of File: E:器器器器器MyDesign.ddb Drawn By:2374615U2UA741R3RPOTR161kR172k12J2CON2+12-12out3out4电路功能：滤除高平杂波的干扰。采用的是一个由运放组成的二阶低通电路。电路功能：放大并稳定的输出随温度变化的电压。微调电阻 R3 是用于电路调零。- 6 -1.8 ewb 仿真为了验证电路功能我们用 ewb 进行了电路的仿真。仿真结果：1. 放大部分整体增益
8、：548.92. 变化率：0.14V/ohm3. PT100 100ohm 时输出 0V，138ohm 时输出 5V。达到设计要求。- 7 -第二章 电路板的制作及电路焊接与调试 2.1 电路板的制作我们使用多孔板进行连线。第一步：在 protel 上面预先对元器件进行排列。以达到最简排列的目的。第二步：将元器件在多孔板上进行排列，并焊接。此步技巧：为了简化连线的复杂程度可以充分利用元件脚多余部分连接其他的元件。2.2 在实验室进行加电调试。在此步检查出几处错误，并一一排除. 发现输出恒定为 7V 的电压。解决方法：电桥输出正常。然后检查差分放大部分，对照原图检查出一处连线错误。 差分输出正常
9、，但输出仍无变化。解决方法：检查末级放大放大电路，发现输入虚焊，从新焊接。电路工作正常。 输出与设计结果相差 1.3V.解决方法：调节差分放大电路中的电位器调节电路整体增益。- 8 -2.3 验证数据记录相关数据测试如下：R=0 R=7 R=16 R=38OUT/V 0.0V 0.95 2.19 5.2V理论值 0V 0.92 2.10 5V相对误差 0% 3.2% 4.2% 4%心得体会： 电子产品设计思路一般是先设计出电路框图，然后再详细的设计单元电路，接着通过仿真软件进行验证仿真，最后组装电路并调试。 实际电路参数并不会完全的服从仿真结果（尤其是模拟电路） ，所以我适当的加入了电位器来调
10、节电路。 作品的调试非常关键。出现问题检查步骤：检查每个单元电路检查问题单元的每个网络再整体调试。鸣谢：从作品的设计到最终的调试成功得到了李兵老师的细心详细的指导，在此表示由衷的感谢！- 9 -附录电路原理图1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17-Dec-2009 Sheet of File: E:器器器器器MyDesign.ddb Drawn By:231411U1ATL084657411U1BTL0849108114U1CTL084 131214411U1DTL0842374615U2UA741R447kR147
11、kR924kR1024kR547kR747kR647kR12560R13560C11ufC21ufR152kR141kR847kR3RPOTR161kR172k12J2CON2-12+12+12-12+12R11RPOTR2RPOTC50.1uC40.1uC60.1uC70.1uC9100uC8100uC10100uC11100u123J3CON3112233PT00100+12-12out1+out1-out2out3out4元件清单Used PartType Designator4 0.1u C4 C5 C6 C72 1k R14 R16- 10 -2 1uf C1 C22 2k R15 R172 24k R9 R106 47k R1 R4 R5 R6 R7 R8 1 100 PT1004 100u C8 C9 C10 C11 2 560 R12 R131 CON2 J21 CON3 J32 微调电阻 R2 R31 电位器 R111 TL084 U11 UA741 U2元器件参数资料：TL084：UA741：uA741M，uA741I，uA741C 芯片引脚和工作说明：1和5为偏置(调零端) ，- 11 -2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源 8空脚实物图片：
