模电自主设计实验

均值检波、峰值检波电路设计一实验目的（1） 设计均值和峰峰值建波电路（2） 了解均值检波、峰值检波电路原理及区别（3） 增加对运算放大器知识的理解和应用掌握能力二总体设计方案或技术路线1.反相绝对值电路反相绝对值电路如图1所示-Wv 20kQ：：：：：：：：：：：：：：：：：：:::::R1：：：：巧:::::R1：：：：巧 VA—::：5.1ILQ：::R2'5.1kQD1--''R3：-Wv-10k£]'R5AWZ0K1-19图1反相绝对值电路反相绝对值电路的输入ui与输出电压uo有如下关系：当吩0时，uo=ui；ui<0时，uo=-ui2•均值检波电路（1）均值检波法构建的交直流转换电路对交流信号进行半波或全波整流，再对整流输出的脉动直流信号采用积分电路得到较平缓的直流信号，直流信号的幅值就是被测信号的半波整流平均值或全波整流平均值。对于数字采样的仪表，可先将电流信号转变为电压信号再作转换，可用取样电阻替代微安表。半波整流的均值检波电路如图2所示。R2D图中R2—方面用于分压，另一方面也用于调整电容充电速度，以便与放电速度相等或接近。当输入处于正半周时，二极管VD导通，向电容C充电，得到V，当输入处于负半0周时，二极管VD截止，电容电荷通过R放电，电容电压下降。

电容两端的电压波形如图3所示，可见，只要输入交流电流幅值不变，流过电流表的波形非常接近一条直线。充放电电路的时间常数越大或信号频率越高，输出波形越接近直线。充放电电路的时间常数越大，当输入电流幅值发生变化时，输出响应越慢。因此，均值检波电路较适合于幅值相对稳定或变化缓慢，而频率较高的交流电测量。均值检波电路通常采用电容充放电电路作为平均值电路，由于输出为整流平均值，要求电容充放电时间常数相等。(2)实用的均值检波电路事实上，图2的电路不论充放电时间是否相等，上述电路均不能实现严格的整流平均值：a、 实际二极管有压降，用于较低电压测量时，二极管压降不容忽视；b、 电阻电容串联电路，不是严格的平均电路。综合考虑上述因数，第一个问题较容易解决，将二极管半波整流电路采用基于精密整流的绝对值电路替代即可。第二个问题可以采用有源积分器替代简单阻容电路实现。图4为实用的均值检波电路，图中只要去除C1,就是反相绝对值电路，本电路在A2严格的积分器是R5为无穷大，而本电路R5用于控制直流分量的增益，不能采用过大的电阻，因此，只能增大电容C1,使被测交流电频率下，C1的阻抗远远小于R5。3•峰值检波电路峰值检波法构建的交直流转换电路对交流信号进行半波或全波整流，再用充电电容保持整流输出的脉动直流信号的峰值，得到较平缓的直流信号，直流信号的幅值就是被测交流信号的峰值，再利用被测信号的峰值与有效值的关系即可计算出被测信号的有效值。与均值检波电路类似，对于较低的交流电压测量，如图5所示，实用的峰值检波电路应当消除二极管压降的影响。图5实用的峰值检波电路当Vi大于Vo时，A1输出正电源电压，D1截止，D2导通，电容C迅速充电至Vi。当Vi小于Vo时，A1输出负电源电压，二极管D1导通，二极管D2截止，电容C通过电阻Rc缓慢放电。从原理可知，两种检波电路中均有电容充放电电路，当电容充放电的时间常数远远大于输入信号周期时，输出信号趋于平滑，当输入信号周期较大或大于充放电时间常数时，输出是脉动直流信号。当输入发生变化时，电容充放电时间越长，输出响应越慢，因此，电容充放电时间应该设置在一个相对合理的时间之内，当输入信号频率过低时，输出将会出现明显的波动，测量精度也会随之降低。三仪器设备名称、型号TOC\o"1-5"\h\z模拟、数字电子技术实验箱 1台“集成运算放大器应用”实验插板 1块直流稳压电源 1台双踪示波器 1台函数信号发生器 1台TL084集成运算放大器 1个四仿真结果1.绝对值电路仿真结果

五详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）1•按照反相绝对值电路图1连接电路。用双踪示波器观测其电压传输特性。观察u°的波形,在下表所示输入信号的情况下测量并且记录其波形。表1反相绝对值电路波形记录表u=100mVf=1kHzi iu.=200mVf=1kHzi i

2•在R如图2所示，按照表2调节信号源接入电路，并用万用表直流电压档观测并记录输5出电压记录下表中：表2均值检测电路数据记录表uoui误差幅值频率理论值测量值50mv1kHz3.7%lOOmV1kHz3.3%200mV100Hz3.9%200mV1kHz2.2%200mV10kHz17.7%3•按照峰值检测电路图3连接电路。按照表2调节信号源接入电路，并用万用表直流电压档观测并记录输出电压记录下表中：表3峰值检测电路数据记录表uoui幅值频率理论值测量值100mV1kHz100mV200mV1kHz200mV200mV100Hz200mV13200mV10kHz200mV六.实验结论1.绝对值电路输入与输出正常即：当ui>0时，uo=ui；ui<0时，uo=-ui；2．均值检测电路在一定频率范围内当输入信号频率过低或过高时，输出将会出现明显的波动，测量精度也会随之降低；3.峰值检测电路输出大小正弦信号峰值的直流电压，但有较大误差，考虑到电路对电阻精度要求较高，而实验室电阻精度未达到要求，此误差在合理范围内。实验中出现的问题及解决对策1.实验室中所得电阻与其标注阻值之间有较大误差，精度太低，实验选择电阻时应该测量一下选择阻值相差较小的电阻。本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议通过本次自主设计实验，我了解很多，即使是再简单的一个实验如果想把他设计好，从考虑选用实验器材和实验器材的合理使用，到了解实验原理，如何利用实验原理设计怎样的实验，如何最大限度减小误差等都需要付出相当大的努力。而在验证实验的可行性时则需要考虑更多，当实验达不到预期效果时，则需要更加严密地思考，是实验电路的问题还是实验原理的问题。此次实验不仅让我对书本知识有了更深刻的了解，而且增强了我的动手能力和思维能力，我觉得这类实验应该多做一些。也希望实验室能多提供一些机