温度检测放大电路的设计

温度检测放大电路的设计设计任务

目录

第1章电路设计原理与实验电路

1.1设计任务及要求

1.2 温度检测放大电路的特点及其应用

1.3 设计方案

1.4 单元模块

1.4.1电桥电路

1.4.1.1传感器的选择

1.4.1.2参数的设定

1.4.2一级放大电路

1.4.3滤波电路

1.4.4次级放大电路

第2章电路板的制作及电路焊接与调试

2.1 电路板的制作

2.2 电路的安装

2.3 电路测试

心得与体会

鸣谢

附录

设计要求

（1）基本要求：

①设计放大电路，确定电路的电压放大倍数A，其意义是当温度传感器的电阻变化量△R＝0时，电路的输出电压为0V；当△R变化最大时，电路的输出电压为5V。

②放大电路输出电压的实际值与理论值的相对误差小于5%。

③具有调零电路，即输入电压为零时，电路的输出电压也应为零。

（2）提高要求：

①为减少或消除外界干扰，电路应具有低通功能。

1.2 温度检测放大电路的特点及其应用

温度检测放大电路能实时检测环境等的温度，将温度的变化转换成电信号，从而送给其他电路，如显示电路,控制电路等。选择不同的温度传感器配上适当的放大电路可以使用与不同的环境，而且随着技术的提高，温度传感器的的品质大大提高，灵敏度更高，体积更加小型，而且价格还比较便宜。

温度检测放大电路是其他电路的信号来源，广泛应用于温度检测和自动控制等电路。

1.3 设计方案

电路原理方框图如图1所示：

电桥电路输出的信号非常微弱，经过初级放大电路的放大过后，提供给低通滤波器滤波，滤掉高次谐波的干扰信号，然后再经过一级放大电路的放大输出。 1.4 单元模块

1.4.1电桥电路的设计

电桥电路是用来把传感器的电阻、电容、电感变化转换为电压或电流。分为 直流电桥和交流电桥，交流电桥主要用于测量电容式传感器和电感式传感器的电容和电感的变化，直流电桥主要用于电阻式传感器，例如，热敏电阻、电位器等 。我们这里是用来是用热敏电阻来测量温度的变化，所以先用直流电桥。电桥还可以分为单臂电桥，半桥差动和全桥差动。全桥差动和板桥差动虽然输出信号与电源的影响减小，但增加了传感器的个数，为了节约成本，我们选择了单臂电桥。电桥电路如图2所示：

图中R5,R6,R7,R8和R21构成电桥电路，其中R21起的作用是，在传感器变化为零时，调节R21使电桥平衡，输出为零。假设

R5=R6=R7=R8=R,电桥输出

U R

R U O .

41∆=；电桥的输出受电源的影响很大，因此要求电源为稳定的电源,我们选择的电源电路如图3所示：

图中稳压管1N4733稳定的电压为5.1V ，再进过R2，R3的分压，使得运放的通向输入端的电压为2.55V ，运放及R4构成精密电源的输出缓冲级，使输出的电压更加精确稳定，从而减小了电源对电桥输出信号的影响。

1.4.1.1温度传感器的选择

图 2 电桥电路

图3 直流电压

温度传感器的种类繁多，有正温度系数的，有负温度系数的；有价格低廉的，有价格昂贵的。我们选择的是Pt100铂电阻，其为正温度系数传感器，随着温度的升高，其电阻值增大。在0摄氏度时对应的电阻值为100Ω。而且该温度传感器的线性度很高，温度电阻曲线图如图4所示：

1.4.1.2参数的设定

由于我们选择了Pt100作为温度传感器，而且我们设定0C 0时放大电路输出为零，所以设定R6,R8阻值为120Ω。传感器的接入时增加了接入电阻，而微调电位器的满阻值为500Ω,所以设定R7为510Ω，这样在零摄氏度事可以调节微调变位器使得电桥平衡，电桥输出为零。 1.4.2一级放大电路

由于电桥输出的信号十分微弱，所以一级放大我们采用义用放大电路对起进行放大，义用放大电路如图五所示： 义用放大电路的放大倍数为：

如图5所示的放大倍数为79.5倍。由于放大的信号很微弱，而且电桥输出电阻较高，所以义用放大电路的运算放大器要求输入电阻很高，所以我们选用由场效应管组成输入电路的Tl084。 1.4.3滤波电路

()

121221f o i i R R u u u R R

⎛⎫=+- ⎪

⎝⎭图 4

图 5

频特性较好的二阶有源低通滤波电路，电路如图6所示：

图中1C 为

0.2uF ，2C 为

100pF ，

R13=R10=10K ，低通滤波器的上限频率略等于314Hz ；而且设定放大倍数为1.

1.4.4次级放大电路

次级放大电路如图7所示，在我们的设定中，放大倍数略等于2倍，该电路的主要目的不在于放大，而是作为输出级，提高带负载的能力，便于其他电路的接入。运放选用NE5532；R20主要作用是在电桥输出为零时，调节他使放大电路输出也为零。电路原理图见附录（一） 第2章 电路板的制作及电路焊接与调试

2.1 电路板的制作

在设计好了原理图过后，用软件对其进行仿真过后，知道老师审核后，我们再利用Protel99进行电路板的设计。我们按照一般的设计步骤，先画好原理图，设定好各个元件参数，查找封装，封装库里面没有封装的原件我们就根据实际元件

绘制元件封装。再这些步骤之后。我们就进行电路的排版，先按照原理图将相应的原件放在合适的位置，便于布线。不过这其中也出现过很多的问题，在老师的指导下我们最终还是完成了电路板的排版，而且也成功的做出我我们的第一张电路板。电路板图见附录（二）

2.2 电路的安装

完成了电路板的制作过后，我们就进行元件的安装，识别元件的极性，管脚的顺序，电阻电容的大小，然后逐一的将个个元件安装在电路板上。

2.3电路的测试

进行安装完过后，我们先检测过元件安装是否正确过后，就开始测试电路。刚测试的时候电路的输出很小，并且随着温度的变化输出电压的变化也不很明图 6

图 7