简易数字电子称系统设计

1、目录1简易数字电子称系统设计概述12简易数字电子称22.1 传感器电路的设计22.1.1传感器原理22.1.2 设计内容32.2 运算放大器的设计52.3 模拟/数字（a/d）转换电路的设计82.3.1双积分型a/d转换器82.3.2 icl7107a/d转换器简介82.3.3 cl7107的a/d转换器的工作过程112.4 数字显示电路的设计132.5 电源部分的设计142.5.1 电源电路的结构及各部分作用142.5.2 参数计算162.6 电路校验173设计总电路图194设计的pcb板图205方案仿真216元件清单22参考文献24致谢25摘 要以前人们用手工称来计量物体的轻重，而如今是数

2、字时代，数字器件的便捷逐渐取代了古老的手工称。数字电子称根据其量程可用于许多场合，能方便地读出物体的质量，还能进行千克、市斤的转换，复位清零操作等，很多数字电子称还能直接读出物体的价格。将压力传感器、放大电路、a/d转换器及显示电路组合起来，便能制成体积小、精度高、经久耐用的简易数字电子称。此外，该电路稍加改造，还可演变出很多电路，如数显电流表、数字温度计等。关键词：ad521；icl7107；传感器；电子称 abstractbefore long, people weighted the objects with the manual name. but the present is the

3、 digital age, and the digital device convenience has gradually substituted for the ancient manual name. the digital electronic name acts according to its measuring range to be possible to use in many situations, and we can not only conveniently read out the objects weight but also can carry on a kil

4、ogram in transformation, clear zero and so on. many digital electronic name also can directly read out the objects price. the resistance pressure transmitter, combining with the amplifying circuit, analog to digital converter and the digital display device then can make up a slightly volume, high pr

5、ecision digital electronic name. by changing the circuit a little, it can also use in many electric devices, like digital ampere meter, the digital thermometer and so on. key words: ad521; icl7107; resistance pressure transmitter; digital electronic name361简易数字电子称系统设计概述简易数字电子称系统是由压力传感器（电阻应变式称重传感器）、运

6、算放大器、3位半模拟/数字（a/d）转换器、数字显示器等主要部分组成。在测量压力时，把外界压力信号通过传感器转换成电压信号，该电压信号经过运算放大器放大后经过模/数（a/d）转换器把模拟量转换成数字量，数字量送显示器显示。使用过程说明：通电后，首先清零，数码管均显示零，将物体（重量范围在0.11 kg）放在电子称上，由于电阻应变片受到压力发生形变，阻值发生相应变化，传感器输出一个电压值1。此电压值经过a/d转换后，数码管显示一个读数，该读数便为该物体的重量。按下千克、市斤的转换开关，则能实现相应的单位转换功能。主要技术指标：（1）称量范围：0.11kg；（2）误差：±0.10g（或&

7、#177;1个字）；（3）千克、市斤转换；（4）led（lcd）数码显示：3位半。（5）复零调节。2简易数字电子称1）组成按照系统设计要求，设计该系统主要由4个模块组成：压力传感器（电阻应变式称重传感器）、运算放大器、模拟/数字（a/d）转换器、数字显示器等主要部件组成。2）原理及框图在测量压力时，把外界压力信号通过传感器转换成电压信号，该电压信号经过适当处理后经过模/数转换器把模拟量转换成数字量，数字量送显示器显示1。复零调节电路是将数字显示器清零，测试转换电路是实现千克和市斤之间的转换。其结构框图如图1所示。压力传感器运算放大器osc复零调节测试转换数字显示器模/数（a/d）转换器图1 简

8、易数字电子称的结构框图2.1 电源部分的设计在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率稳压电源的组成可以用如图2表示，它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。滤波电路整流电路稳压电路电源变压器uiuo 图2 电源电路的结构框图电源变压器是将交流电网220v的电压变为所需要的交流电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网

9、电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。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，因此二极管是构成整流电路的关键元件。常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。下图3为单相桥式整流电路图。其中tr是电源变压器，其作用是将交流电网电压变成整流电路要求的交流电压，r1是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管接成电桥的形式。图3 单相桥式整流电路滤波电路用于滤除整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器c，或与负载串联电感器l，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。常用的结构如图4所示。滤波电路选用（a）中

10、的电容滤波。图4 滤波电路的基本形式在本设计中，稳压电路采用三端集成稳压器组成。三端集成稳压器只有输入、输出和公共引出端。78 l××系列为正电压输出， 79l××系列为负电压输出。本设计使用了7815、7805、7915、7905四个三端集成稳压器，其中7815、7805分别输出+15v、+5v直流电源，7915、7905分别输出-15v、-5v直流电源。综上，画出电源部分的电路如图5所示。图5 电源部分电路图（变压器及滤波电容的参数计算）设计内容要求耗电低，而功耗又要足够因此选用78m05稳压，整流部分采用常用的桥路二极管，变压器的参数以及滤波电容的

11、电容值计算如下：变压器的参数计算:保证稳压器在电网电量低时仍处于稳压状态，要求： 式中，是稳压器的最小输入输出压差，典型值为3v。按一般电源指标的要求，当输入交流电压220v变化10%时，电源应稳压。所以稳压电路的最低输入电压 由于5v，所以有，取值9v另一方面，为保证稳压器安全工作，要求：式中，是稳压器的最大输入输出压差，典型值为35v可见9v在所需范围内。由于=0.5a，以变压器副边p4.5w，变压器的效率=0.7，则原边功率p6w，由以上分析可见，选购副边电压为9v，输出电流1a，功率为9w的变压器。2滤波电容c要求满足： （式中t为输入交流信号周期；为整流滤波电路的等效负载电路）因此有

12、=1800 3000µf取c1=2200µf接入电容c2（0.33µ）用于消除波纹电压、c3（1µ）用来抑制稳压器自激。为便于随处可使用该器件，特制作干电池也可提供自流电源的设计，该不部分直接由蓄电池和两个稳压二极管组成。2.12 传感器电路的设计2.1.1传感器原理导体或半导体在外界作用下产生机械形变时，其阻值将发生相应的变化，这种现象称为“应变效应”2。根据应变效应将应变片粘贴于被测材料上，使其在受到外界应力作用时，引起应变片的变形，并使其阻值发生变化。通过测量双差动全桥电路将应变片阻值的变化转换成电压的输出，就可确定被测材料机械量的变化。 

13、; 根据传感器理论可知，设长为l、截面积为s、电阻率为的电阻丝，已知其阻值为： （1）当电阻丝两端有机械应力p时，、l、s都会发生变化，从而导致电阻发生变化。其金属丝的应变灵敏系数k为： （2）比例系数称为泊松比，c为金属晶格结构的比例系数，一般在-12（镍）+6（铂）范围。在弹性形变范围内，k决定于泊松比和比例系数c；在塑性形变范围内，因=0.5，所以k=23。   在电子秤的实际应用中，应变式传感器包括两个主要部分：一个是弹性敏感元件亦称弹性体，利用它把被测物理量质量转换为弹性体的应变值。本设计采用铝合金作为弹性体的材值。另一个是应变片，由于金属材料

14、的应变片稳定性好，在很大范围内保持常数，所以一般采用金属电阻应变片。电子秤在秤台结构上一个显著的特点是一个相当大的秤台只在中间装置一块专门设计的传感器组来感应物料重量。当秤台上放置物料时，应变片产生电阻应变r（应变片受拉时为r+r，应变片受压时为r-r）。为了显示和记录，通常将应变片组成双差动全桥电路。双差动全桥电路具有较高的灵敏度，良好的线性关系和适应温度变化的补偿能力。2.1.2 设计内容1）结构及原理图本方案选用双孔梁弹性称重传感器如图2（a），其同一截面正反两面粘贴应变片，组成差动工作形式的电桥输出如图2（b），即采用两片受压（、），两片受拉（、）的四片应变片，且使相同受力状态的两应变

15、片接入电桥的相对臂上。其特点是结构简单、容易加工、粘贴应变片方便、灵敏度较高，适用于测量小载荷的传感器中。图2 （a） 双孔梁弹性称重传感器 （b）全桥电路2）与的关系全桥输出应接在高输入电阻的放大器上，故可把电桥看成开路工作状态，此时全桥的输出表达式3： （3）电桥平衡条件为： （4）设=，且，则当应变片受到力的作用时，输出电压为： （5）为应变系数，一般为500×2000×；相当于。用电阻应变片作为敏感元件的称重传感器叫应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器的基本工作原理为：弹性元件（敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形

16、，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。本方案选用双孔梁弹性称重传感器 (如图6)，图中r1r4为电阻应变片。图6 双孔梁弹性称重传感器 电阻应变传感器是一种利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。任何非电量只要能转换为应变量都可以用电阻应变传感器测量。电阻应变传感器由弹性元件、电阻应变片和测量电路组成。弹性元件用来感受被测量的变化，并将被测量的变化转换为弹性元件表面应变。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件的表面应变将转换为电阻变化。由此可见，电阻应变片、弹性元件和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几

17、个主要部分。悬臂梁式弹性元件 它的特点是结构简单、容易加工、粘贴应变片方便、灵敏度较高，适用于测量小载荷的传感器中。 图4-29所示为一截面悬臂梁弹性元件，在其同一截面正反两面粘贴应变片，组成差动工作形式的电桥输出。 若梁的自由端有一被测力如图2（a）p，则应变片感受的应变为： （6） （4-22） 电桥输出为 （4-23） 式中: ll应变计中心处距受力点距离； b悬臂梁宽度； h悬臂梁厚度； e悬臂梁材料的弹性模量。由式（5）和（6）得： （7）其中，代入（7）式中得： （8）由于k、e、b、l、h、g、都是固定常量，设，则可得出物体的质量和输出电压的线性关系： （9）例如，假设放置一个质

18、量为200g的物体，一般k=2，若取g=10n/kg，=1v，则输出电压=2mv。 k应变计的灵敏一 、电阻应变片电阻应变片的工作原理是电阻应变效应，即导体的电阻随机械变形而发生变化的现象。金属导线的电阻r可表示为 （） （1）其中l为金属丝长度， s为截面积，为电阻率。受力作用时，金属的长度和截面积都要发生变化，从而改变了其电阻。当受外力伸长时，长度增加，截面积减小，电阻值增大；当受压力缩短时，长度减小，截面积增大，电阻值减小。其转换关系为： =k （2）式中r为金属丝电阻的变化量；k为金属材料的应变灵敏系数，主要由实验方法确定，在弹性极限内，其值为常值。对于金属丝，k在26之间。为轴向应变

19、值（长度应变值），=，对于金属丝其值为0.240.4之间。弹性体 弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变成电信号的转换任务。 检测电路检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，可以提高线性度，抵消温度漂移，方便地解决称重传感器的补偿问题，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。（如图7所示）电桥的四个桥臂都接成应变片，、应变方向相同，、应变方向相反。 图7 全桥电路全桥输出应接在高

20、输入电阻的放大器上，故可把电桥看成开路工作状态，此时全桥的输出表达式： （3）测量之前，应将电桥调平衡，以消除不平衡产生的零漂。调零方法是：在电桥输出端接一检流计，调桥臂电阻使检流计指示为0，即电桥输出电流=0，输出电压=0，电桥达到平衡状态。电桥平衡条件为： = （4）应变片全桥是指四个桥臂都接有应变片，此时相邻桥臂所接的应变片承受相反应变，相对桥臂所接的应变片承受相同应变，即有，=，= 全桥输出表达式为： （5）用电阻应变片制作传感器时，为了改善其性能，特别是改善温度特性，一般要在应变片电路中附加对零点和灵敏度的温度补偿。零点补偿的目的是尽量减小电桥零点随温度的变化，因此，除应变片本身的温

21、度自补偿外，又介入了电阻温度系数和电桥只能感应变片的温度系数不同的电阻元件（如铜电阻或镍电阻等），以加强补偿作用。灵敏度补偿的目的是减小输出电压随温度的变化，即补偿弹性体的弹性系数和应变片的灵敏系数随温度的变化。因此，对电桥串接两个与电桥温度补偿作用相同的电阻。改变电阻值，调整电路的输出电压，并且通过在电路中增加简单的恒压驱动电桥电路和运算放大器，从输出电压直接读出压力数值，如：0v对应0kg，10mv对应10kg。 综上，可设计出传感器电路如图3所示，其中、为调零电阻，调节，使没有对传感器施加压力时，输出电压为零；、为分压电阻，调节，为电路提供=1v的电压。图3 传感器电路2.2 运算放大器

22、的设计由于称重传感器输出的信号往往较弱，而且其中还包含工频、静电和电磁耦合等共模干扰，对这种信号的放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗3。经分析筛选出以下两种小信号放大电路。方案一：下图4所示的电路是为提高测量精度所设计的高输入电阻放大电路。它用3个op07构成差分放大电路。op07构成的差分放大电路有很高的共模抑制比，能很好地消除共模影响，但如果正负电源不平衡，就会造成失调。而且此方案需要采用过多的集成运放和分立器件，稳定性难以保证，调试也有较大困难，故不予采用。图4 高输入电阻放大电路方案二：采用ad公司推出的单片精密测量仪用放大器ad521。这种单片测量放

23、大器具有性能优异、体积小、电路结构简单、成本低等优点。ad521具有高输入阻抗，低失调电流，高共模抑制比的特点，其增益可以在0.11000范围内调整，增益的调整不需要精密的外接电阻，各种增益参数已进行了内部补偿3。它能很好地抑制工频、静电和电磁耦合等引起的共模干扰和电源电压噪声，其管脚功能与基本接法如图5所示。图5 ad521的管脚功能和基本接法在图5（b）中，rp用来调节放大器零点，调整方法是将管脚4和6接到10k电位器的两个固定端，滑动端接电源负端。rg为外接增益电阻，rs为外接反馈电阻。测量放大器增益的计算公式为： （10）放大倍数ku在0.1到1000范围内调整，选用rs100k时，可

24、以得到较稳定的放大倍数。取rg1k，则放大器增益ku为100。在使用ad521（或任何其他测量放大器）时，都要特别注意为偏置电流提供回路。为此，输入端（1或3）必须与电源的地线构成回路。可以直接相连，也可以通过电阻相连。比较两种方案，我选用ad521作为本设计的放大电路（增益为100），放大后的信号送到模拟/数字转换电路的输入端。画出放大电路图如图6所示。图6 放大电路若输入ad521放大器的电压是2mv，则放大后输出电压为：由于下面a/d转换电路的量程为200mv，故需要对放大器输出的200mv电压进行分压，可接入一分压电阻=100。则流过输出电路的电流约为2ma。因为设计要求能实现市斤、千

25、克的转换，故加入电阻=10和电位器（最大阻值为20），调节，使加在a点的电压为40mv，加在b点的电压为20 mv。当s1接到a点时，显示的是市斤；当三s1接到b点时，显示的是千克。2.3 模拟/数字（a/d）转换电路的设计2.3.1双积分型a/d转换器1）特点双积分型a/d转换器具有很强的抗干扰能力。对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对50的工频干扰抑制能力较强，对高于工频干扰（例如噪声电压）已有良好的滤波作用。尤其对本系统，传感器输出的是缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。故而采用双积分型a/d转换器可大大降低对滤波电路的要求。另外双积分型a/d转换器具有价格低廉、精度高、输

26、入阻抗高（大于103m）、可自动调零、超量程信号、全部输出与ttl电平兼容等优点3。虽然转换速度较慢，但对称量影响并不大。2）芯片选择作为电子秤，系统对a/d的转换速度要求并不高，精度上14位的a/d足以满足要求。综合分析其优点和缺点，我选择使用icl7107对信号进行a/d转换。2.3.2 icl7107a/d 转换器简介 1）结构特点及芯片图3位双积分a/d转换器icl7107是cmos大规模集成电路芯片，片内已经集成了模拟电路部分和数字电路部分，所以只要外接少量元件就可实现a/d转换。它内部集成了3位a/d转换、译码驱动等多种功能的cmos电路，并设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显

27、示驱动、自动调零电路等，可直接驱动led数码管。利用它可以组装成各种体积小、重量轻的数字仪表1。其芯片如下图7所示。图7 icl7107芯片2）外围电路及引脚功能icl7107的外围电路如图8所示：图8 icl7107的外围电路图各引脚功能如下：1端：=5v，电源正端。26端：5v，电源负端。19端：bc4，千位数笔段驱动输出端，由于位的计数满量程显示为“1999”，所以bc4输出端应接千位数显示器显示“1”字的b和c笔段。20端：pol，极性显示端（负显示），与千位数显示器的g笔段相连接（或另行设置的负极性笔段）。当输入信号的电压极性为负时，负号显示，如“19.99”；当输入信号的电压极性为

28、正时，极性负号不显示，如“19.99”。21端：gnd，与正负电源的公共地端相连接。27端：int，积分器输出端，外接积分电容（一般取=0.22）。28端：buf，输入缓冲放大器的输出端，外接积分电阻（一般取47）。29端：caz，积分器和比较器的反相输入端，接自校零电容（取0.47）。30、31端：in、in，输入电压低、高端。由于两端与高阻抗运算放大器相连接，可以忽略输入信号的注入电流，输入信号应经过1m电阻和0.01电容组成的滤波电路输入，以滤除干扰信号。28端：个位数显示器的笔段驱动输出端，各笔段输出端分别与个位数显示器对应的笔段ag相连接。914、25端：十位数显示器的笔段驱动输出端

29、，各笔段输出端分别与十位数显示器对应的笔段ag相连接。1518、2224端：百位数显示器的笔段驱动输出端，各笔段输出端分别与百位数显示器对应的笔段ag相连接。32端：com，模拟公共电压设置端，一般与输入信号的负端，负基准电压端相接。33、34端：、，基准电容负压、正压端，它被充电的电压在反相积分时，成为基准电压，通常取0.1。35、36端：、，外接基准电压低、高位端，由电源电压分压得到。rp和是分压电阻。37端：test，数字地设置端及测试端，经过芯片内部的500电阻与gnd相连。38、39、40端：，产生时钟脉冲的振荡器的引出端，外接、元件。振荡器主振频率与的关系为： （11） 2.3.3

30、 icl7107的a/d转换器的工作过程icl7107的a/d转换过程大致分两个阶段：即对被测电压定时积分和对基准电压定值积分。各阶段的工作过程如图（9）：图9 icl7107a/d转换原理图1）对被测电压定时积分如图9（a），设t时，开关接通被测电压，反向积分器a1对 积分，其输出电压开始线性上升（如图9（b）。当0时，则过零比较器a2翻转，输出的正跳变脉冲打开闸门，时钟脉冲进入计数器计数。经过规定时间或计数器预置的数（例如预置1000个脉冲数）后计满溢出时，（即t）产生溢出脉冲。这时通过逻辑控制电路使开关接通基准电压，断开被测电压。则定时积分阶段宣告结束，对基准电压的定值积分开始。定时积分

31、阶段积分器的输出电压的表达式为： （12）定时积分阶段结束时，积分器的输出电压为 （13）式中，计数脉冲的频率，计数器的预置数，。2）对基准电压定值积分设t时，开关接通基准电压（如图9（a）。反向积分器a1对积分，输出电压 开始线性下降。当下降到0时（即t），如图9（b），过零比较器a2再次翻转，输出的负跳变脉冲关闭闸门，计数器停止计数，逻辑控制电路使开关闭合，积分电容快速放电，使积分器恢复到零状态，则定值积分阶段结束。在定值积分阶段，积分器的输出电压的表达式为： （14）定值积分阶段结束时，积分器的输出电压为： （15）式中，定值积分的时间，可以通过计数器累计的时钟脉冲数来计算，即

32、 （16）由式（15）可得： （17）由式（13）和（17）可得： （18）可见，icl7107被测电压与参考电压之间有着严格的比例关系1。若固定为1000，应设定为100mv，则被测电压的值可直接以计数器的计数值来显示。输出读数（） （19）在放大器输出端，若接到a端，此时输出电压为40mv，则在显示电路中将显示“0400”；若接到b端，此时输出电压为20 mv，则在显示电路中将显示“0200”。利用vin与vref的比例关系来设计电路，可以大大简化放大器的设计和调试工作。2.4数字显示电路的设计1）七段数码管显示原理七段数码管在工业控制中有着很广泛的应用,例如用来显示温度、数量、重量、日期

33、、时间，还可以用来显示比赛的比分等，具有显示醒目、直观的优点。七段数码管可分为共阴极和共阳极的数码管，对于共阴极的数码管只有当其输入端输入高电平时二极管才会发光；而共阳极的数码管只有当输入端输入低电平时二极管才会发光。其具体工作原理可叙述如下：首先将数码管要显示的8分为七段如图10所示。图10 数码管位置图这七段分别由七个发光二极管构成，还有一个发光二极管用来显示小数点。各段led显示器需要由驱动电路驱动，且驱动一个二极管点亮需要约3ma的电流。根据数码（0，1，2，3，4，5，6，7，8，9）来决定七段中的某一段或几段进行显示，例如：如果数码为0，则要点亮a、b、c、d、e、f段。对于其它的

34、数字可依次类推。2）显示方式的选择因为芯片icl7107采用双电源供电，能输出较大的电流，适合于驱动发光二极管（led）数码显示器，并且icl7107芯片内部包括7段译码，可以用硬件译码的方法直接驱动发光二极管（led）数码显示器，所以显示方式采用共阳极数码管led显示。七段 led数码管共阳级显示如下图11。图11 共阳极显示原理icl7107没有专门的小数点驱动信号，使用时可将共阳极数码管的公共阳极接，小数点接gnd时点亮，接时熄灭1。3）外围电阻的选择由于每个二极管需要约3ma电流驱动，四个数码管共有25个二极管需要驱动，故需要的总电流为ma，所以在5v电源处需加一个100的电阻。由式（

35、19），若为100mv，则输出读数和输入电压间是十倍的关系，故需要将十位上的小数点点亮，才能使所称物体的质量和显示的读数相等。点亮该小数点的方法是将一个1.5k的电阻接地。具体电路如下图12。图12 显示电路2.5 电源部分的设计2.5.1 电源电路的结构及各部分作用1）电源电路框图及原理在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率稳压电源的组成可以用如图13表示，它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成5。电源变压器整流电路滤波电路稳压电路图13 电源电路的结构框图电源变压器是将交流电网220v的电压变为所需要的交流电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由

36、于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压5。但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出稳定的直流电压5。2）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，因此二极管是构成整流电路的关键元件。常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路5。本设计选用单相桥式整流电路，如图14，其中tr是电源变压器，是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管（d1d4）接成

37、电桥的形式。图14 单相桥式整流电路3）滤波电路滤波电路用于滤除整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器c，或与负载串联电感器l，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路5。常用的结构如图15所示。本设计滤波电路选用（a）中的电容滤波。图15 滤波电路的基本形式4）稳压电路在本设计中，稳压电路采用三端集成稳压器组成。三端集成稳压器只有输入、输出和公共引出端。78l××系列为正电压输出，79l××系列为负电压输出。本设计使用了7815、7805、7915、7905四个三端集成稳压器，其中7815、7805分别输出15v、5v直

38、流电源，7915、7905分别输出15v、5v直流电源。2.5.2 参数计算1）变压器的参数计算a保证稳压器在电网电量低时仍处于稳压状态，要求： （20）式中，是稳压器的最小输入输出压差，典型值为3v。按一般电源指标的要求，当输入交流电压220v变化10%时，电源应稳压。所以稳压电路的最低输入电压： （21）由于5v（或15v），所以有（），取值9v（或18v）。b另一方面，为保证稳压器安全工作，要求： （22）式中，是稳压器的最大输入输出压差，典型值为35v可见9v（或18v）在所需范围内。c由于=0.5a，变压器副边p4.5w，变压器的效率=0.7，则原边功率p6w，由以上分析可见，选购副边电压为9v（或18v），输出电流1a，功率为9w（18w）的变压器。2）滤波电容c的计算5 （23）（式中t为输入交流信号周期；为整流滤波电路的等效负载电路）因此有取、=2200µf（、=1000uf）接入电容、用于消除波纹电压，、用来抑制稳压器自激。综上，画出电源部分的电路如图16所示。图16 电源部分电路图2.6 电路校验1）传感器电路的调零如图3，即当应变片不受力作用时，调节，输出电压为零。2）放大电路调零如图6，当放大器输入为零时，调节rp，使输出电压为零。3）icl7107a/d转换电路的调试如图8，