电压交流有效值测量电路设计仿真与实现 武汉理工

《模拟电子技术基础》课程设计目录

摘要....................................... .. (1)

1.电路方案论证与选择

1.1系统基本方案 (2)

1.2各模块方案论证与选择

1.2.1直流稳压可调电源模块 (2)

1.2.2电压衰减模块 (2)

1.2.3 AC-DC转换模块 (4)

1.2.4数字显示模块 (6)

2.电路仿真 (7)

3.焊接与调试

3.1材料清单 (12)

3.2过程描述 (13)

4.参数测量及验证 (14)

5.心得体会 (15)

6.参考文献 (15)

7.实物图 (16)

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：电信12级

指导教师：刘守军工作单位：信息工程学院

题目: 电压交流有效值测量电路设计仿真与实现

初始条件：

可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。

可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器

要求完成的主要任务:

（1）设计任务

根据要求，完成电压交流有效值测量电路的仿真设计、装配与调试，鼓励自制正弦信号发生器和稳压电源。

（2）设计要求

①输入电压峰值10＜v ，允许误差为±2％，采用LED分段显示，分段区间自定，可加入音响指示；

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现

系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：

1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要

模拟电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用模拟电子技术知识，进行实际模拟电子系统的设计、安装和调测，利用Multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解模拟电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础。

本课程设计的思路是将交流信号经过电阻分压后送至由TL062和电容、电阻组成的AC-DC转换模块，将直流信号送至ICL7107数码管显示，完成交流电压有效值的测量。

关键词：电阻分压、TL062、ICL7107、交直流转换、有效值测量

电子技术课程设计进度要求

1.电路方案论证与选择

1.1 系统基本方案

设计电路分为直流稳压电源模块、电压衰减模块、AC-DC模块、数码管显示模块，即可完成题目对交流电压有效值进行测量，并显示的设计要求。

1.2 各模块方案论证与选择

1.2.1 直流稳压可调电源模块

设计图1.1为采用7805设计的直流稳压源。该稳压源可稳定输出+5V电压，电路简单，应用广泛。该稳压源由以下五部分组成。

(1)降压：通过变压器将输入的220V，50HZ交流电降为+5V输出。

(2)整流：通过桥式整流电路，将输入的交流电压信号变为脉动信号。

(3)滤波：通过C1及C2等滤波电容将输入的电压信号转变为波形更为平缓的电压信号。

(4)稳压：通过集成稳压芯片7805将不稳定的电压信号变为稳定的直流电压。

图1-1 直流稳压电源电路

1.2.2 电压衰减模块

由于AC-DC模块的输入电压为200mV，而题目要求的测量电压是V>10V，因此要对输入电压进行衰减。此处采用了电阻分压的方式对电压进行衰减，同时设计参数，使模块能输入200mV～2000V范围内的电压。

图1-2 电压衰减电路

采用类似的方法还可改装成测量电流和电阻的电路，测量电流的分流电阻和测量电压的分压电阻以及测量电阻的基准电阻往往就是同一组电阻，分别如图1-3和图1-4原理，此处不再做赘述。

图1-3 电阻分流电路

图1-4 测量电阻基准电阻电路

1.2.3 AC-DC转换模块

方案一：随着集成电路的迅速发展，近年来出现了各种真有效值AC/ DC 转换器。美国AD公司的AD736是其中非常典型的一种。AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC 转换器。其主要特点是准确度高、灵敏性好(满量程为 200mVRMS)、测量速率快、频率特性好(工作频率范围可达0～460kHz)、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低(最大的电源工作电流为200μA)。用它来测量正弦波电压的综合误差不超过±0.3%。

但经查询，AD736集成芯片的成本较高，因此设计电路未采取此套方案。

方案二：单门限比较器由于受正负电源的限制，输出电压为V

o ≈±V

cc

。当输入信号V

i

n

时，输出低电平V

ol =-V

cc

；当输入信号V

i

>V

n

时，输出高电平V

oh

=+V

cc

。由于需要多个电压比

较器，故选用集成运放LM324，内含四个理想运算放大器。