实习报告电路

1、精品文档 任务一：电容传感器电路的仿真（5天） 一、主要内容及步骤 理解电容传感器电路的主要构成及其工作原理，并应用 multisim 软件对电容传感器电路进行仿真分析，步骤如下： 1、理解电容传感器电路的工作原理。 2、熟悉multisim软件的基本使用方法。 3、在multisim 环境中构建电容传感器电路。 4、对电容传感器电路进行仿真分析。 二、电容传感器电路 电容传感器电路实现了对电容式传感器的电容值的检测。当传感 器电容值变化时电路的输出也会产生相应的变化。在本次仿真研究中 应用RC振荡电路产生正弦电压信号，应用交流型电容电压转换电路 实现由传感器电容值到正弦电压信号幅值的转换，应

2、用整流滤波电路 实现交直转换，应用差动及反向放大电路对直流电压信号进行处理， 最后应用电压电流转换电路实现 420mA电流输出。 1、交流型C/V转换电路 正弦信号Vi对被测电容C2进行激励，激励电流流经由反馈电阻 R3,反馈电容C1,和运放组成的检测器转换成交流电压 V j 3 R3C2 jtiR3Cl + l Vi 当丨 m .时，有 C2 尹 此时，输出电压值正比于被测电容值 2、电路结构图 在本任务中，除使用指定的C/V转换电路外，其它各部分电路 的实现形式不作限制。 三、电容式传感器的工作原理 电容式传感器的工作原理可以用平板电容器来说明。平板电容器是由两个金属极板、 中间夹一层电介

3、质构成的。当忽略边缘效应时，其电容器的电容量为 C=A1*A2*S/D=A*S/D 式中：A1真空介电常数 A2相对介电常数 A电容极板间的介电常数 D极板间的距离 S极板正对面积 由式可知，要想使电容器的电容量发生变化，有三种方法：改变面积（S）、改变极 距（D）、改变介质（A） 四、具体电路图与分析 （1 ）总体结构连线图 XSC2 XSC4 XSC5 万用表 XMM GND 接地端 GND XSC# 示波器 （2）振荡电路（ zd) 产生正弦波信号，采用文氏桥式RC振荡器，起振条件：R5+R2 2R3,振荡频率F0=1/（2 RC） ,C1、C2取值在nf级，且取在13Onf之间为宜，相

4、对地 C1、C2取值越小F0越大，正弦 信号产生迅速。 D1、D2作用：为了使输出幅度稳定，同时在运放反向端加入负反馈支路，支路中D1、D2 起稳幅作用，当输出幅度增大时， 处于导通状态的二极管的正向压降随之增大，正向电阻减 小，使负反馈深度加深，迫使输出减小，达到稳幅的目的。R5用于调节负反馈的大小，以 便使输出符合设计要求，此处R5取40%左右电阻量适宜，过大过小都会产生振荡发散。 （3）C/V转换电路（cv） 节零点和C4地测量范围（具体见第五部分方案一）。具体操作时：R3取值尽量大，C1最好与 振荡电路中电容级别一致，保证较快的响应速度（原因见第二部分讲析）。 （4）直流滤波电路（zl

5、lb） 一方向的直流，此处采用桥式整流电路。 滤波电路是尽量降低输出电压的波纹，同时还要尽 量保留其中的直流成分， 使输出电压更加平滑， 接近直流电压。电容器和电感器是基本的滤 波元件，主要利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器两端的电流不能突变的特点，此 处采用电容n型滤波电路。具体操作时： C5、C6相等且为nf级以保证高响应速度， R8取 值尽量大，才能达到平稳的电压输出信号。 放大电路（fd） 放大电路(差动比例运算电路)：当R9=R11、R10=R12时，IO2=K* (103-101 ), K=R12/R11。 (I03-I01)前向整流滤波电路的输出电压 K放大倍数 R11、R

6、12的取值最好在 具体操作时：K的取值取决于输入输出信号所需满足的比例关系, 千欧级以接近理想运放的虚短条件。 (6)V/I转换电路(vi) VCC _IO1 VCC5V 4 U4A XMM1 IO2 VDD LM324M VDD IO2 IO3I03 ： 15V kR16 1k| ? R13 2k|? R14 250 Q GND GND 采用同相输入的电压/电流变换器。 设流过R16两端电流为i，同相端输入为 Ui。 贝 Ui*R14=U-=Ui i=Ui/R14=K*Ui (K=1/R ) 由于 Ui=15V , i=420MA 所以R14=250欧 图1:振荡电路产生的正弦波信号 Cti

7、annel B Channel 3 174 V Ume 44.191 ms Sav I Ert. Trioger r Channel B Wiv Chanrsl A Sg灰 h MI?iv Ohannel 9 Reverse ChannelLA 3.2 v 3.247 V 2.CD6 rnV Timne 5734 ms； 57J663 321.135 w T2-T1 Timsbase Sc衣 110 ms/Mv Channel A 孔He(2 辑Div Channel V 显ate |5 VEiv 干 Fggor J Boe rriF j 1 1 X position 0 Y posit KF

8、 |a Y position |D Lewi |o V |WT AJd|肿用師 如 o |3T 和 o |cc - 1 Type Wing. | Nnr. Alta |b*one Tripper 曰 SCRjJP Uv#l ftI V | 0 x * |I Tpa 伽HoJ Amj|Mong 图2:振荡电路产生的正弦波与其经C/V转换后形成的正弦波信号叠加 Tim倒甲弘 Sale 6 mf/Diiv 曝 Ocilloscope-ySCZX TimeChannd_A 44.3tHms-1.454V 50.DDO ms2.667 V 5 .695 ms4.121 V X position t= L

9、t GND Chantnel_B 1.338 V -2.MD V -3. Vreg提 供大约5.1V的电压源，可带 2.5mA的负载电流，若超过 2.5mA会影响4mA的零点输出电 流；Rg为外接量程控制电阻。XTR106的使用要求： a整个电路的电压 一电流传递函数为: （41） 其转换精度为0.05%。 b. 电源电压范围宽：7.5V36V。当桥路非线性大于 3%,且用5V基准电压源作为桥 路激励时，要求电源电压为8V36V ； c. 当用在高精度场合时，需要外接一个NPN三极管，将外部电源电流与消耗严格地分 开，这可大大降低 XTR106的内部功耗及发热，减少热漂移，从而提高了性能。由于

10、这个 外接三极管位于反馈回路中，其参数要求如下：Vceo 45V向in=40, PD=800mW。当对精 度要求不高时，可直接在8脚与6脚之间连接一个3.3k Q的电阻。 d. 由于XTR106由单一电源供电，为了保证工作在线性区域，要求输入端相对公共地6 脚的电压满足： -3.5V（42） 仟测fft的精度随着输人傭号林=齐厂-打厂 的增加而提高，所以为了提高测量精度， 应尽量使Vin大一些，Vin应满足：0WV 2.4V 当Vin t=0:0.001:200; Rt=-0.00005802.*t.A2+0.390802.*t; U=(1000+5.*Rt)./(26360+66.9.*Rt

11、); U0=(U.*Rt)./(2.*(200+Rt); plot(t,UO) z=0.006032./200.*t; plot(t,U0,t,z) m=U0-z; B1=max(m) B1 = 3.1114e-004 B=B1/0.006032 B = 0.0516 Rli n=abs(9905*4*B/(1-2*B) Rlin = 2.2788e+003 Rg=2043/43*0.006032*(1+2*B)/(0.0004*(1-2*B) Rg = 881.3105 o 2 2 O 5 O g 、 O 、 g 2 O 2 g 5 O 5 J 爺snMB boI_1 精品文档 任务三 :任

12、务一电路图 电路的PCB 布线（4天） PCB板上就是U1、U2 IIL1 -* - TJTJ-T -i! 一 )_r 任务一电路PCB电路板图 2 1 2 3 D4 1 2 2 1 2 U 2 0 1 2 2 N 2 2 C7 2 1 C6 2 1 2 2 1 12 2 2 6 3 2 2 1 乙 1 R9 OUT/ :任务二电路图 绘制的8管脚芯片OPA2277，在PCB板上就是 18 2 7 3 6 4 5 *XTR106 绘制的14管脚芯片XTR106，在PCB板上就是 任务二电路PCB电路板图 R10 R13 R3 R1 OUT QI mptiooB? 任务四实习总结 通过近半个月的

13、暑期实习我学到了很多专业相关的知识，同时也加深了对测控技术与仪 器专业的认识，本次实习是紧张而忙碌的，同时也是充实丰富的。 本次实习共分三个阶段： 一、电容传感器电路的仿真 主要通过学习MULTISIM 电路仿真软件实现对电容传感器的设计，使其输出为 4 20MA标准电器信号以供模/数转换，使得仪器仪表能够实现数字信号传输与处理。因此, 此项工作着重于仪表所应用的现场的信号采集，然后通过一定的模拟电路实现输出为 4 20MA电流信号。此次设计我采用了分层分模块的设计思路，逐层设计电路、测量参数、 调试电路、以得到理想的信号，在设计过程中着重参考了模拟电路的相关知识，整个过程中 测量参数和调试电

14、路作为了重点。 二、铂电阻温度变送器制作 任务二的主要内容是根据热电阻PT100的温度与阻值的非线性特性设计并焊接实际电 路板以得到 4 20MA的线性输出信号用以反映温度与输出的线性关系。着重了解了芯片 XTR106的特性和工作原理、芯片 OPA2277的特性和工作原理、TIP31的特性和工作原理。 任务的重要环节还是参数计算和调试以及参数测量。焊接电路板只是根据电路图合理布局就 可以了，本次任务感受最多的还是设计类作业中的理论与实际结合，通过一定的理论知识了 解任务的实质，然后得到切实可行的方案，最后就是对设计产品的测试检验。整个过程体验 到了参数的计算、电路的测试的重要性。 三、电路的PCB布线 任务三的重点应该是熟悉并能够充分合理的应用Protel DXP软件，对电路进行合理布 线。得到符合要求节约资源的电路板。本次任务的精彩之处就是不断认识软件并不断