电流电压转换电路的设计

1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 电子技术课程设计 题 目 电流电压转换电路的设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2012 年 7月 1日东北石油大学课程设计任务书课程 电 子 技 术 课 程 设 计 题目 电 流 电 压 转 换 电 路 专业 自动化 姓名 学号 主要内容： 1.将4mA20mA的电流信号转换成10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0对应10V，12mA为50对应0V，20mA为100对应10V。2用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（12V）。主要参考资料：1 陈兆仁.电子

2、技术基础实验研究与设计M.北京：电子工业出版社，20002 杨振江.新颖实用电子设计与制作M.西安电子科大出版社，20003 杜龙林.用万用表检测电子元器件M.辽宁科学技术出版社，20014 电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书M.北京：科学出版社，19885 童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）M.高等教育出版社，20066 彭介华.电子技术课程设计指导M.高等教育出版社，19977 李哲英等.实用电子电路设计M.北京：电子工业出版社，1997完成期限 2012.6.25-2012.7.1 指导教师 专业负责人 2012年 6 月24 日目 录1 任务和要求12 总体方案设计与选择

3、12.1 分析任务和要求12.2 方案一设计及分析12.3 方案二设计及分析22.4 电流提供部分的方案.23 单元电路设计及参数计算33.1 直流源四个组成部分分析33.2 第一级电流的计算33.3 第二级电流的计算44 总原理图45 安装和调试45.1 安装.55.2 调试.56 性能测试与分析.56.1 直流源性能测试与分析.66.2 电流电压转换电路性能测试与分析.67 设计总结7参考文献81 任务和要求1.将4mA20mA的电流信号转换成10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0对应10V，12mA为50对应0V，20mA为100对应10V。2用桥式整

4、流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（12V）。2 总体方案设计与选择2.1 分析任务和要求题目要求之一：要求将4mA20mA的电流信号转换成为10V的电压信号，可以在集成运放引入电压并联负反馈，从而达到电流-电压转换。题目要求之二：要求用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的12V直流电源。我们知道直流电源可由四部分构成，变压器，桥式整流电路，电容滤波电路及集成稳压电路构成。通过对各元器件参数的计算及电路的组合分析可初步定制出原理图。2.2 方案一设计及分析（一）设计一个第一级增益为1的差动输入电路，第二级增益为2.5的电路。其原理图为：图1 原理图 （2） 桥式整流电容

5、滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（12V）。 分四个部分，分别为：电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路。 我们分别设计出其四个部分的电路图，再经过组合得到其总原理图为：图2 总原理图 方案一总结：优点：精确，操作方便。缺点：一些2K电位器不易买到但可以用5K代替。2.3 方案二设计及分析 （一）设计一个第一级增益为1的电压并联负反馈，第二级增益为2.5的电路。图3 电路图 （二）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（12V）同方案一方案二总结：优点：电路虽较简单，缺点：器材不容易买到，像运放OP4558,温度补偿性二极管，很容易操作。通过对2个方案的比较分析，我们选出了最优的方

6、案方案一。2.4 电流提供部分的方案用VCCS受控源提供电流。如下图：图4 VCCS受控源3 单元电路设计及参数计算3.1 直流源四个组成部分分析（一）电源变压器。 由于要产生12V的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V，现有的器材可选变压后副边电压u2为15V的变压器。 （二）整流电路。 桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。 （三）滤波电路。 滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。电容滤波电路

7、利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。 （四）稳压电路。 三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。调成管决定输出电压值。由于本课程设计要求12V 的输出电压，所以我们选用7812和7912的三端稳压管 3.2 第一级电路的计算图10 第一级电路 由于设计要求是要把的电流转换成电压，所以要提供电流源。可以用制作的直流源与一电位器串联，通过调节电位器从而达到所需的电流，运放采用差动输入。 ,当时，;当时，.所以只要调节电位器的阻值在之间就可以达到电流。选择电位器为的电位器，可由2只电阻并联实现。这样输入电流对应电压，输入电流对应电压。设计增益为1，

8、对应输出电压为.故要求电阻阻值相等，取。3.3 第二级电路的计算 因为第一级电压变化范围为.而最终输出应为，变化范围，故级增益为倍，又输入电流为时，输出电压为.此时要求输出为。故在反相输入端加入一个的直流电压，使输出为0。运放采用反相加法器，增益为2.5倍。取(以用的电位器进行调节，所以选择的电位器)，。反相加法器引入电压为，可以用稳压管稳压，从而达到所需的.4 总原理图 电流电压转换电路图5 电流电压转换电路图12 电流电压转换电路5 安装与调试5.1 安装 依据已设计出的电路图，合理地在电路板上布局，拉线。在安装的过程中注意以下几点：1、大电解电容的正负极不能接反；2、uA741的各管脚不

9、能接错；3、三端稳压管三个端的作用一定要分清；4、焊时拉线要直，焊点应均匀。5.2 调试 （一）直流源动态调试 将变压器插头插至交流电后，开始测变压器的副边电压及滤波输出电压、还有稳压管输入电压和，最后测试和。这几个步骤应按顺序进行，若其中某一个步骤出现问题，应及时停下进程，切断电源，查找和想法排解故障。（二）电流电压转换电路动态调试 先用仿真软件将原理图仿真，观察其是否符合理论结果。仿真结果如下：图6 仿真结果 可知原理图符合实验要求，达到预期结果6 性能测试与分析6.1 直流源性能测试与分析 （一）直流源性能测试 在调试成功后，我们开始测试直流源各组成部分的电压。具体过程如下： 测量值：(

10、1).W7812两端管压降： W7912两端管压降： (2). （二）直流源数据处理及误差分析： 1、数据处理（理论值）：（1）W7812/W7912两端管压降： 误差计算： （2）稳压电压： 误差计算：； 2、误差分析：（1）、实验时读数不仔细引入实验误差； （2）、实验仪器不够精确； （3）、电子元件本身制作不精良； （4）、焊接技术不够成熟，导致电路板没达到理想结果。6.2 电流电压转换电路性能测试与分析 （一）电流电压转换电路性能测试 1、数据处理输入电流()第一级输出电压理论值（）第一级输出电压实际值()第二级输出电压理论值()第二级输出电压实际值()4-2-1.97-10-9.88

11、5-2.5-2.62-8.75-8.656-3-2.95-7.5-7.518-4-3.99-5-5.010-5-4.98-2.5-2.5112-6-6.020014-7-7.02.52.4516-8-7.8854.8918-9-8.957.57.48 20-10-9.91109.85 误差计算：当时， 当时， 当时， 2、误差分析： （1）、电子元件制作不精良； （2）、焊接技术有待提高； （3）、实验仪器本身存在误差,集成运放不是理想的；（4）、直流电源带负载能力有影响；（5）、实验读数时不仔细引入实验误差。7 设计总结1、由此实验可知，引入一个第一级增益为1的差动输入电路，第二级增益为2.

12、5的电路可以实现电流到电压的转换。这个实验达到了设计要求，即1.将的电流信号转换成的电压信号，以便送入计算机进行处理。这种转换电路以为满量程的对应，为对应，为对应。 2、用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（）3、在此次课程设计的之初，我们遭遇了很多障碍，感到无法理出思绪，不知从何下手，经过查阅相关书籍及上网进入相关知识库搜索，咨询学长学姐，我们逐渐找到方向，突破了难点，初步确定理论知识，并画出电路图仿真。 实验过程中，要克服很多的困难，最难的就是调试；同时由于焊接的电路板不是很方便接线，容易掉铜片，所以接线要格外小心。实验让我们对书本知识有进一步的理解。平时在学习课本上

13、的知识时，觉得难以理解，对元件的认识也很浅。但经过这次的课程设计制作，增加了我们对元件的了解。再来，焊接直流电压源，看到很多同学焊接了两次，让我明白要想一次成功，必须掌握个个器件的作用，分清各个器件的管脚分部，经过几次布局，再加上认真确认管脚使我一次焊接成功。但避免不了的存在一定误差。 最后，电流电压转换电路的实现，焊接很顺利，就是调试时有一定难度，因为有三个变位器而且调试任何一个都会影响输出结果，还有实验室一般具备现成的电压源，没有现成的电流源，经过向同学请教一番，电流电压转换电路顺利实现。 总之此次课程设计对我而言意义非凡，它让我找回了对此课程的兴趣，认识了自己的兴趣，加深了我对理论知识的

14、理解，强化我的动手能力。通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个很大的提高。 参考文献1 陈兆仁.电子技术基础实验研究与设计M.北京：电子工业出版社，20002 杨振江.新颖实用电子设计与制作M.西安电子科大出版社，20003 杜龙林.用万用表检测电子元器件M.辽宁科学技术出版社，20014 电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书M.北京：科学出版社，19885 童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）M.高等教育出版社，20066 彭介华.电子技术课程设计指导M.高等教育出版社，19977 李

15、哲英等.实用电子电路设计M.北京：电子工业出版社，1997 东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称电 子 技 术 课 程 设 计题目名称 电流电压转换电路的设计 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评

16、语：指导教师： 年 月 日高效能学习的八大学习方法方法一：目 标 激 励法 成就天才的必备素质就是远大志向，明确目标，勤奋刻苦，持之以恒，百折不挠。作为一名学生，要想在学习的道路上一路高歌，战胜各科学习困难，在考试中脱颖而出，就必须树立远大的理想，制定明确的学习目标和切实可行的计划，在日常学习中勤奋苦学，孜孜不倦，持之以恒，面对学习中上的挫折，百折不挠，勇往直前，并掌握一套正确的学习方法，科学合理地安排好自己的时间，只有这样，才能到达成功的理想彼岸。 方法二：统筹计划学习法正像建造楼房先要有图纸，打仗先要有部署一样，成功有效的学习也必须制定好一套切实可行的计划。所谓统筹计划学习法，就是学习者为

17、达到一定的学习目标，根据主客观条件而制订学习步骤的一种学习方法。统筹计划学习法包括四个方面：一是学习目标，二是学习内容，三是时间安排，四是保证落实的措施。只有综合考虑这四个方面，才能订出切实可行的规划。同时计划要因人而异，因事而异，并根据执行情况，适当及时调整。方法三：兴趣引导法使学习兴趣化，是获取成功的特别重要的法则。有的同学虽然很努力地学习，但是却对学习没有兴趣。凡是这种情况，学习效率都差得很，往往是事倍功半，效率不高。所以，千万不要只知道积极地去学，光顾着学，傻学，而要想办法培养自己的兴趣。只有将学习积极性转化为学习兴趣之后，你才有可能实现学习效率的飞跃。方法四：高效率学习法 作为学生，

18、谁能够高效地管理时间，科学地利用时间，抓住时间的脉搏，谁就能创造学业的成功，成就人生的辉煌。爱时间就是爱生命，爱生命的每一部分。谁把握住时间，谁就拥有一切。时间就是生命。“一个人一生只有三天：昨天、今天和明天。昨天已经过去，永不复返；今天已经和你在一起，但很快就会过去；明天就要到来，但也会消失。抓紧时间吧，一生只有三天！”现在是你们人生的黄金时期，也是学习知识、吸取知识最有效率的时期，你们应善于管理时间珍惜时间，不虚度年华，使生命失去原本的灿烂光彩。方法五：刨根质疑学习法 学习的过程是由一个“无疑有疑解疑无疑”不断循环往复的过程。学须善思，思后存疑，疑后问，问后知。所以，我们在日常生活和学习过程中，要善于思考，培养“凡事问一个为什么”的习惯。作为一个学生，我们要善于发现问题，敢于向权威挑战，同时又要虚心求教，不耻下问，不懂的问题多问老师，向同学请教。积极参加各种有关学习的交谈、讨论、学习兴趣小组，创设一个与别人交流的良好平台，