2022年仪器仪表电路课设报告概要

1、武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书目录第一章绪论. 921.1 概论 . . 21.2 课设任务 . . 2其次章方案论证及挑选. 3第三章单元电路设计. 63.1 放大电路设计 . . 63.2 相敏检波电路设计. 63.3 低通滤波器设计 . 73.4 直流放大器设计 . . 8第四章电路仿真（部分）. 95.1 开关式相敏检波电路仿真. 5.2 低通滤波器仿真 . 9105.3 总电路功能结果仿真. 第五章元器件清单. 11第六章小结. 13参考文献1武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书第一章绪论1.1 概论测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分；最初的测控尝试都 是来自

2、于生产生活的需要,对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟,对空间的测控要求使人类有了点线面的熟悉；现代社会对测控的要求当然不会停 留在这些初级阶段,随着科技的进展,测控技术进入了全新的时代；自从迅猛进展的运算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器外表技术领域,便使该领域的面貌不断更新；相继显现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机 化仪器,都无一例外地利用运算机的软件和硬件优势,从而既增加了测量功能,又提高了技术性能；由于信号被采集变换成数字形式后,更多的分析和处理工作 都由运算机来完成,故很自然使人们不再去关注仪器与运算机之间的界限；近年来,新型微处理器的速度不断提高,采纳流水线、RISC结

3、构和 cachE 等先进技术,又极大提高了运算机的数值处理才能和速度；在数据采集方面,数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级和更新,也有效地加快了数据 采集的速率和效率；与运算机技术紧密结合,已是当今仪器与测控技术进展的主潮流；对微机化仪器作一详细分析后,不难见,配以相应软件和硬件的运算机将 能够完成很多仪器、外表的功能,实质上相当于一台多功能的通用测量仪器；测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头,是光学、精密机械、电子、电力、自动掌握、信号处理、运算机与信息技术多学科相互渗透而形成的一门高新技术 密集型综合学科；它的涉及面广,小到生产过程自动掌握,大到火箭卫星的发射 及监控

4、；由于对自动掌握及精度的严格要求,测控技术与仪器成为不行或缺的专 业；1.2 课设任务测控系统由传感器、电路和执行机构组成；电路时测控系统中最为敏捷的部 分；可以通过转变电路,达到获得不同信号的目的；此次课设任务就是着重于此；详细任务为：某差动变压器传感器用于测量位移,当所测位移在 0 -20mn 范围时（铁芯由中间平稳位置往上为正,往下为负）,其输出的信号为正弦信号 0 40mVP-P要求将信号处理为与位移对应的 0- =2V 直流信号；2武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书其次章方案论证及挑选课设任务是将 0-40mVpp转化为 0- _2V 的直流电,参考 0 _20mm勺位移 移动,

5、故要考虑正反相的问题；故要在整体电路中考虑相敏检波电路；故整体思 路是由正弦振荡电路激发电路工作,将输出通过放大电路进行信号放大,再进入 相敏检波电路进行判定正负,最终进入滤波器去除噪声；每块单兀电路都有不同类型的电路可供挑选；正弦振荡电路：（ 1）、 RC正弦波振荡电路：桥式振荡电路、双 T 网络式和移相式振荡电路等类型；（2）、LC 振荡电路等；放大电路：（ 1）、反相放大电路；（2）、同相放大电路；（3）差动放大电路；（4）、高共模抑制比放大电路等等；相敏检波电路：（ 1）、相乘式相敏检波电路；（2）、相加式相敏检波电路；低通滤波器：（ 1）、一阶滤波；（ 2）、压控电压源型滤波；（3）

6、、无限增益多路反馈型滤波等；挑选了以下两种方案：整体电路图如下 :3武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书方案一和方案二都可以实现正弦信号040mVP-P要求将信号处理为与位移对应的 0- 2V 直流信号；方案一中 RC正弦桥式振荡器作为激发电路,但是在 实际操作中,由于软件的缘由不能正常输出,准时正常输出信号不稳固,故挑选 了 Mulsitim 软件中信号发生器输出 5000Hz 20mv 的信号；相乘式相敏检波电路 具有可以鉴别调制信号相位,区分信号与噪声的才能；在开关式相敏检波电路中 波输出的精准度；4加入参考信号方波使用芯片提高方 1 f 武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书综合考虑

7、,方案二电路简洁,同样能达到目的；故挑选方案二；整体电路图如下：5武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书图 2-2 方案二整体电路图6武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书第三章单元电路设计 3.1 放大电路设计 VEE图 3-1 放大单元设计电路图本单元输入 Ui=20mv,设定放大 50 倍,运用反相放大电路,就闭环增益：Kf=-R2/R1 3-1 式中 R2=R4=5灼, R仁 R2=0.1kQ, Kf=-50反相增大 50 倍；同理串联一个增益为-1 的反相放大器；最终胜利放大 50 倍；3.2 相敏检波电路设计图 3-2 开关式相敏检波电路设计电路图此单元中, R3=R6=R7=10

8、0kk,故放大倍数为 -1 ；在 Uc=1的半周期,同相输入端接地, Us 只从反相输入端输入,放大器的放大倍数为-1 ,输出信号 Uo如图3-3 实线所示；在 Uo=0的半周期, V 截止, us 同时从输入端和反相输入端输入,7武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书放大器的放大倍数为 +1, 输出信号 uo 如图 3-3 中虚线所示图 3-3 开关式全波相敏检波电路3.3 低通滤波器设计 本单元采纳压控电压源型滤波电路组成的低通滤波器；电路图如 3-4 ；设定 fc=1kHz ,就 C1=0.0g F , 就依据式 3-2 K=100/fc . C13-2 式中 K 电阻换标系数 fc 截

9、止频率比8武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书Ri=Krii=1,2,3 3-3查表可知： R 仁 R2=5.3kQ最终输出电压仿真输出为 620mV3.4 直流放大器设计图 3-5 反相放大器电路图为输出 2V电压,由公式 3-1 可得 R1 : R17=31:100；故取 R 仁 3.1k Q , R17=1k Q；最终将 620mV电压放大为 2V；由于存在误差,最终结果近似等于 2V；9武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书第四章电路仿真（部分）5.1 开关式相敏检波电路仿真 F示辰器 -XSC2T1 + . 旳司Bie_B反向TAT1.通道 A通道日多隔 拨时基标廛： loousy

10、tw剽厦： 5M m￥ /Dw 丫支嵯 : 厶 侏 Y 铀边沿： E（ 1J 0 E Ext 水平：X 轴位移 （榆： 0轴应移赭 ： 0憧移（格）： 00 V匝 添加飞创墜单次 正常 自动 ri图 5-1 开关式相敏检波电路仿真图5.2 低通滤波器电路仿真图 5-2 低通滤波器输出仿真10武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书11武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书5.3 总电路功能结果仿真图 5-3 总电路输出仿真12武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书第五章元器件清单表1兀器件清单列表号C1大小型号标0.1uF电容电容C550 nF电阻R13.1k QR20.1k Q电阻R3电阻10

11、0k QR4电阻5k QR550k Q电阻R6100k Q电阻R7100k Q电阻R85.3 Q电阻R910k Q电阻R1034 Q电阻R115.3 Q电阻R12电阻10k QR1310k Q电阻R1410k Q电阻R151k Q电阻R1610k Q电阻R171k Q电阻U1LM324AD运放运放U2LM324ADU3OP07AH运放运放U4LM324AD-H- LJK 心片U54066BD_5VU6LM324AD运放电源V15kHz 5V13武汉理工高校仪器外表电路课程设计说明书VCC5V电源VCC5V电源电源VCC5VVDD5V电源电源VEE-5V电源VSS0V14武汉理工高校仪器外表电路

12、课程设计说明书第六章小结本次课程设计,设计任务基本达到；由于两个课设时间冲突,所以在同段时间里完成两门课设的确有肯定的难度；但仍是很努力去做,最终按时完成；课程 设计是一个将所学理论应用于实际的过程,也是一个不断探究、不断尝试、不断 学习的过程我也从中学到了不少学问；从测量电路到放大电路的挑选,滤波电路 的挑选,让我深刻体会到理论与实践是亲密相关的,感谢老师给了我们动手、动 脑的机会,能让我们用自己所学的学问去解决一些问题仪器外表课设结合模电、数电、测控电路等学科,交融性很强；对于我们 测控技术与仪器专业的同学来讲,肯定要端正学习态度,保质保量的去完成培育 方案的任务；本学期有两门课设,现在想来这两门其实测控系统中最重要的两部 备技能；分,也是我们应当把握的必在此课程设计中,我才知道原先自己有那么多地方在平常的学习中并没有完全把握,明明很简洁的问题需想很久才能够记起；这说明学问点不扎实；所以在设计中遇到很多困难；好在通过查阅资料,同学间相互争论最终将问题解决；期望以后能多有这样的机会锤炼自己的动手才能；这次设计虽然终止了,但是,它的指导意义却是永久的；它锤炼了我们的实战才能,让我们用所学学问做 出可行的电路,不仅是对学问的一种升华,更是对自己专业素养的一中考查；这 对以后的工作也产生很大的帮忙,为以后