电压交流有效值测量电路设计仿真与实现 武汉理工
武汉理工大学电工学实验报告
[电子电工实习报告]车辆1104班吴昊宇2019年7月11日目录1.0实验目的 (3)1.1实验原理 (4)1.1.1原理图及原理说明 (4)1.1.2电路装配图 (7)1.1.3连线图 (7)1.2实验内容 (8)1.2.1实训过程 (8)1.2.2元件清单 (8)1.2.3作品展示 (22)1.2.4实验数据分析 (23)1.3总结 (23)1.0实验目的随着现代化技术的发展，电工电子技术在现代化生活中应用越来越广泛，小到家用电器，大到军事设备，在这些形形色色的种类繁多的设备中都用到了电工电子技术。
很多的自动化半自动化控制的未处理系统都是以电子元件为基本单元，通过集成电路来实现的，这就要求工科学生掌握基本的电路设计、制作、检查和维修知识。
本实验的目的如下：●强化安全用电意识，掌握基本安全用电操作方式。
●基本掌握公共电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装和焊接、拆卸过程，能掌握基本的电路维修维修方法。
●基本掌握电路原理图、装配图的绘制，能独立的完成简单电子电路的设计。
●了解常用电子器件的类别型号、规格、性能及其使用范围。
●能够正确识别常用电子元件，并通过查阅相关手册了解其相关参数。
●熟练的掌握万用表等仪表，并能够独立的检测电路的各种参数，且能检测出简单的电路问题。
1.1实验原理1.1.1原理图及原理说明图18 彩灯音乐盒电原理图本电路以555芯片、二极管、三极管、电解电容与瓷介电容、音乐芯片、喇叭为其核心元件，LED交替发光产生明暗变化，伴随着喇叭发出事先录制的音乐。
工作原理综述：电源开关K1闭合，发光二极管LED3亮，开始由于电容C1短路，所以555芯片的2和6脚为低电平0，又4脚恒为高电位1，由555芯片的输出特性知输出端3为高电平1，LED1亮，三极管VT2截止,LED2灭，7C1通过电阻R1,R3充电，2和6脚电位升高，最终达到高电平1、3脚输出低电平0，LED1灭，三极管VT2导通，LED2亮，7为低阻态，通过电源负开始放电致使2和6脚电位降低至0，3脚又输出高电位1，LED1亮LED2灭，循环往复。
武汉理工大学电子电工实验
武汉理工大学电子电工实验目录1 电工电子实习目的 (2)2 电工电子实习安全操作知识 (2)2.1 安全用电常识 (2)2.2 电工电子实习安全操作要求 (3)3 常用工具仪器的使用及操作.........................错误！未定义书签。
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3.1 常用电工工具的使用 (3)3.2 指针式万用表的使用 (3)4 电子产品手工焊接技术 (5)3.1 焊接目的 (5)3.2 焊接原理 (5)3.3 焊接工具及材料 (5)3.4 焊接方法及步骤 (6)3.4.1 新烙铁在使用前的处理方法 (6)3.4.2 操作方法及步骤 (6)3.4.3 焊接注意事项 (6)3.4.4 焊点的要求 (6)3.4.5 拆除焊点的方法 (7)4 常用电子元件的识别与测量.........................错误！未定义书签。
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4.1 电阻 (7)4.2 电容 (9)4.3 发光二极管.................................错误！未定义书签。
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4.4 三极管 (9)5 流水彩灯音乐盒的制作.............................错误！未定义书签。
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5.1 元器件清单及测量...........................错误！未定义书签。
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5.2 流水灯电路原理 (12)5.2.1 555 芯片及流水灯闪亮原理介绍 (11)5.2.2 音乐播放原理.........................错误！未定义书签。
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5.2.3 流水灯音乐盒电路原理图...............错误！未定义书签。
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5.2.4 绘制实物装配图（对比实物图）.........错误！未定义书签。
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5.2.5 绘制实物布线图（对比实物图）.........错误！未定义书签。
武汉理工大学电工实验讲义
电工实验须知一、实验课程的要求1.掌握常用的电工测量工具（如万用表、电流表、电压表、功率表等电工仪表）的使用方法；初步掌握常用的实验仪器（如信号发生器、示波器、稳压电源、毫伏表等）的使用方法；2.初步掌握实验中实验板（箱）的使用方法，学会按电路图正确连接实验线路与合理布线，并能够分析、排除一般实验故障。
3.学习观察实验现象，正确测量各种电参数，绘制图表、曲线，分析实验结果，正确撰写实验报告。
4.学习正确运用实验手段来验证一些定理和理论。
5.学习电工技术研究方法，培养处理实际问题的能力，具有根据实验任务确定方案，设计实验线路和正确选择仪器设备与实现的能力。
6.学会一般安全用电知识。
二、实验环节电工学实验课分为三个环节，即课前预习、实验操作、课后整理、撰写实验报告。
各环节具体要求如下：1.课前预习要顺利地做好每个实验，使实验收到预期的效果，充分地预习准备是必要的，也能培养实验者良好的科学作风。
（1）认真阅读实验教材和有关理论知识，理解实验原理，明确实验目的和任务。
（2）看懂实验线路，熟悉实验内容、步骤和操作程序，并明确应记录哪些数据、观察哪些现象，填写哪些实验表格。
（3）了解实验设备及其使用的仪器的技术性能和操作方法。
（4）写好实验预习报告，画好实验记录的数据表格。
实验报告纸采用规定的格式。
为保证实验顺利、安全进行，学生经过认真预习后，才能参加实验，不预习者不得进行实验。
2.实验操作电工学实验按照下列程序进行：1）学生按时到达实验室，在实验室考勤记录上签字，然后按分组在指定的实验台上做实验。
2）教师在实验前讲授实验原理、要求与注意事项，学生要自觉遵守实验室的规章制度，并注意人身及设备安全。
3）学生按本次实验的仪器设备清单清点设备，注意仪器设备的类型、规格和数量，辅助设备是否齐全，同时了解设备的使用方法及注意事项。
做好实验数据记录的准备工作。
4）连接实验线路。
选用适当的导线，按实验要求将自己布置好的仪器设备连接起来。
信号的观察与测量实验报告武汉理工大学
信号的观察与测量实验报告武汉理工大学一、实验目的：1.学习使用示波器、函数信号发生器和交流电压表。
2.掌握定量测量电信号的幅值、周期和相位的方法。
二、必备知识：1、直流、正弦交流、方波信号是电路实验中常用的电源信号，可由直流稳压电源、承数信号发生器提供。
这些信号的波形可用示波器进行观察。
测试信号幅度的常用仪器有万用表、交流电压表和示波器。
直流电压一般用万用表测量比较方便，如需要也可用示波器测量。
应注意用万用表和交流电压表测量交流电时，读数都是有效值，它们的测试对象仅限于正弦交流电:示波器可测量各种信号波形，它的读数为峰值。
2、示波器测量方法:示波器定量测量时，垂百电压分度“VOLTS/div”旋钮和扫描时间旋钮“TIME/div”的“微调”旋钮应置于校准位置(即示波器屏幕显示区10、17和2处无“>”符号)。
a.直流电压的测量首先使屏幕显示一水平扫描线。
输入耦合方式置干“GND”此时显示的扫描线为零电平的参考基准线，再将输入耦合方式置于“DC”位置。
输入端加上被测信号，此时，“VOLTS/div”档位所指的数值与信号在垂直方向位移的格数相乘，即为测得的直流电压值。
高于或低于零电平的电压分别为正值和负值。
例:被测点距基准电平为1.8格，如“VDLTS/div”档位置于5V/div，则直流电压为:U=18x5=9V。
b.交流电压的测量如果“VDLTS/div”档位置于2V/div(此数值在示波器屏幕显示区位置11或18处显示)，屏幕上显示被测信号峰-峰之间的高度为4格，计算方为:U=2x4=8V。
三、预习要求：预习电路实验光盘或本实验指导1.4-16中交流电压表、功率函数信号发生器和示波器的使用方法。
四、实验仪器：1SS-7802A型双踪示波器2SG1645型功率函数信号观察测量器3、AS2294A型交流电压表五、实验报告要求：1、按照实验任务的要求，用坐标纸画出所观察的波形，并标明示波器垂直电压分度值和扫描时间档位。
武汉理工大学07电力电子单相交流变换器课程设计章达
学 号： 0121111360211课 程 设 计题 目单相交流变换器装置设计 学 院 自动化学院专 业 自动化专业 班 级自动化1102班 姓 名 章达 指导教师朱国荣 2014 年 1 月 2 日课程设计任务书学生姓名：章达专业班级：自动化1102班指导教师：朱国荣工作单位：自动化学院题目: 单相交流变换器装置设计初始条件：输入单相交流电：220V，50Hz。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、输出单相交流电，220V，400Hz。
2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。
3、设计出完整电路图。
时间安排：课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。
第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。
第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。
约占总时间的40%。
第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要单相交流变换器，是交-直-交变频器（Variable Voltage Variable Frequency,VVVF)的一种，其由AC-DC、DC-AC两类基本的交流电路组合形成，先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，因此这类电路又称为间接交流变流电路。
（此处引自王兆安《电力电子技术》）本文主要讲述了单相交流AC-DC-AC变换器的基本电路设计方案选择与思路，从每个电路可供选择的方案中选出最优化方案，并给出所给电路的参数计算，最后给予设计电路的Simulink模拟仿真验证其设计的正确性。
关键词：单相交流变换器优化方案参数计算simulink仿真目录1 概述 (1)1.1 单相交流变换器基本电路组成 11.2 单相交流变换器的分类 11.3 单相交流AC-DC-AC变换技术的发展与应用 11.4 单相AC-DC-AC变换电路方案 22 单相交流AC-DC-AC变换器基本电路设计 (3)2.1整流电路 32.2 逆变电路 53 单相交-直-交变换器设计图 (8)4 总结 (10)参考文献 (11)本科生课程设计成绩评定表 (12)单相交流变换器装置设计1 概述1.1 单相交流变换器的基本电路组成一般单相交流变换器是完成单相交流电频率变换的一种电路装置，其基本电路一般包括：整流电路；滤波电路；逆变电路。
武汉理工大学电工学电工技术-3章-正弦交流电路-n
武汉理工大学 电工电子教研室
《电工技术》
第3章 正弦交流电路
A r cos j j r sin j r e jj
其中： ej j cosj jsin j
(3) 指数式 A r ej j
(4) 极坐标式 A rj
A a jb r cosj j r sinj rejj rj
N
第3章 正弦交流电路
+ U A
–
U– B – +
U+ C
A+
N U AB
B–
C
武汉理工大学 电工电子教研室
《电工技术》
UU BA
220
220
0 V
120
V
U C 220 120V
解：(1) 用相量法计算：
U A 220 0 V
U B 220 120V U C 220120V
+ U A
N
–
U– B –
+
U+ C
A+
N U AB
B–
C
武汉理工大学 电工电子教研室
《电工技术》
由KVL定律可知
U AB U B U A 0 U AB U A U B
武汉理工大学 电工电子教研室
《电工技术》
第3章 正弦交流电路
3. 相位差 ：
两同频率的正弦量之间的初相位之差。
如：u1 Umsin( ω t j1 )
u2 Umsin( ω t j2 ) 相位差 ( t j1) ( t j2 ) j1 j2
若 j1 j2 0
看作是将相量旋转 90因子。
基于单片机50hz正弦波有效值的测量
1.1 信号搜集模块
对于我们做的设计而言，信号搜集模块采用的是三组串并联的电阻进行分 压，从而让输出的电压小于 5V，这样做的原因是我们选区的 A/D 转换所使用的 芯片为 TLC549，该芯片的电压不能高于 6V，因此对于输入的电压要进行相应的 处理。
图 1 信号采集图
1
武汉理工大学《单片机原理与应用》课程设计说明书
对于有效值的测量，一般上来说有以下几种常用的方法： 1）采用二极管整流电路，再通过峰值检波电路测得峰值，然后根据波形因 数求得相应的有效值； 2）利用单片机控制 A/D 对一个周期内的信号进行连续多点采样，然后在软 件中根据有效值计算公式求均方根就可得到有效值； 3）采用专用有效值检测芯片如 AD736 直接将交流信号转换直流有效值信 号。 这三种方法，方案 1 硬件电路较复杂，且能测得的波形有限，对不同的波形 还需根据其波形因数采取不同的换算关系。方案 2 软件计算，编程难度不大，而 方案 3 软硬件都较简单，但是资金投入比较大，因此，综合以上考虑，我们选区 的方案与方案 2 相似，加以了一点改进。 设计上分为四个模块：信号搜集模块、A/D 转换模块、控制模块、LCD 显示 模块，以下是各个模块的详细介绍。
50Hz正弦交流电有效值的测量
《单片机应用实践》课程设计任务书学生姓名:杨博专业班级: 电信1303 班指导教师: 孟哲工作单位: 信息工程学院题目: 50Hz正弦波有效值测量仪表的设计与实现初始条件:（1）提供实验室机房及其proteus7.0以上版本软件；（2）《单片机原理与应用》学习。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求):（1）选择一本《单片机原理与应用》，认真学习该教程的全部内容，包括汇编语言的理解与应用，51单片机的基本功能与应用；（2）要求用51单片机设计一个测量仪表，能够测量量程200mv~20v的50Hz 正弦波交流电的有效值（3）要求做出仿真，并依照仿真设计实物并对实验结果进行分析和总结；（4）要求阅读相关参考文献不少于5篇；（5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。
时间安排:(1) 分析课题，完成设计构想两天；(2) 完成仿真一天；(3) 购买元件并完成实物两天；(4) 完成报告书一天；指导教师签名: 年月日系主任(或责任教师)签名: 年月日摘要在实际生产与生活之中，有效值扮演了一个极其重要的角色。
由于有效值能够直接反映出交流信号能量的大小，因此在对于其他物理量例如功率、噪声、失真度、能量转换等的研究上发挥着极其重要的作用。
本次课设完成一个50Hz正弦波有效值测量仪表的设计与实现。
根据要求，本次课设以STC89C52单片机为控制核心，通过电阻分压网络、基于AD736的有效值检测模块、基于LM324的信号放大模块以及基于TLC549的A/D转换模块完成正弦波有效值测量工作，结果通过LCD显示。
关键词：正弦波；有效值；单片机控制；AD736；TLC549.AbstractIn the actual production and life, the effective value plays an extremely important role .Because of the effective value of AC, signal can directly reflect the size of the energy,it’s convenient to study for other physical quantities such as power, noise, distortion, energy conversion and so on.The design and implementation of a 50Hz sine wave effective value measuring instrument is set up in this lesson design. According to the requirements, the class stipulates STC89C52 microcontroller as control core, through the resistance points pressure platform, based on AD736 effective value detection module, based on LM324 signal amplification module and based on TLC549 A / D conversion module to complete sinusoidal RMS measurements. The results through the LCD display.Keywords:sine wave; effective value; single chip microcomputer control; AD736; TLC549.1.设计原理1.1方案设计方案一：采用二极管整流电路，再通过峰值检波电路测得峰值，然后根据波形因数求得相应的有效值。
武汉理工大学模电课设报告范文
课程设计任务书学生姓名：haohao 专业班级：电信1005班指导教师：王绪国工作单位：信息工程学院题目: 多路输出直流稳压电源的设计仿真与实现初始条件：可选元件：变压器/15W/±12V；整流二极管或整流桥若干，电容、电阻、电位器若干；根据需要选择若干三端集成稳压器；交流电源220V，或自选元器件。
可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等要求完成的主要任务:（1）设计任务根据技术要求和已知条件，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。
（2）设计要求①要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源输出：±12V/1A，±5V/1A，一组可调正电压+3~+18V/1A。
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、第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。
2、第18周后半周，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：年月日集成直流稳压电源的设计与制作1 绪言随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。
由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。
集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。
对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。
而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。
2 设计要求1.初始条件：可选元件：变压器/15W/±12V；整流二极管或整流桥若干，电容、电阻、电位器若干；根据需要选择若干三端集成稳压器；交流电源220V，或自选元器件。
武汉理工大学模电实验直流稳压电源的设计实验
实验九 直流稳压电源的设计一．实验目的1．学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。
2．掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。
二．预习要求1．根据直流稳压电源的技术指标要求，按照教材中介绍的方法，设计出满足技术指标要求的稳压电源。
根据设计与计算的结果，写出设计报告。
2．制定出实验方案，选择实验用的仪器设备，三．实验原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。
+ 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u 1 u 2 u 3 u I U 0_ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _（a ）稳压电源的组成框图u u u u U图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程1．电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压u 1变换为整流电路所需要的交流电压u 2。
电源变压器的效率为：12P P =η 其中：2P 是变压器副边的功率，1P 是变压器原边的功率。
一般小型变压器的效率如表1所示：因此，当算出了副边功率2后，就可以根据上表算出原边功率1。
2．整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u 2变换成脉动的直流电压u 3。
滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u 3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U I 。
U I 与交流电压u 2的有效值U 2的关系为：2)2.1~1.1(U U I =在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 22U U RM =流过每只二极管的平均电流为： RU I I R D 245.02== 其中：R 为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C 提供放电通路，放电时间常数RC 应满足： 2)5~3(T RC >其中：T = 20ms 是50Hz 交流电压的周期。
3．稳压电路由于输入电压u 1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I 会随着变化。
武汉理工大学电力电子课设
学号：0121211360119课程设计题目电力电子技术课程设计学院自动化学院专业自动化班级自动化1201班姓名刘凯文指导教师周颖2014 年12 月30 日课程设计任务书学生姓名：刘凯文专业班级：自动化1201班指导教师：周颖工作单位：自动化学院题目: 电力电子技术课程设计初始条件：电路为单相桥式全控整流电路，电路参数为：反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞,U2=100V,LB=0.5mH，当EM=—99V,α＝60°要求完成的主要任务:1.设计变流器主电路，根据参数进行计算，运用仿真软件进行相关输出仿真；2.说明变流器工作原理，触发控制说明，及相关辅助电路和考虑因素说明；3.完成对器件选择，输出参数相关计算（具体见设计参数说明）；4.要求：①仿真输出ud、id、和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
时间安排：1.分析问题与了解软件 1天2.软件调试，波形仿真 1天3.编写设计报告 2天指导教师签名： 2014年 12月26日系主任（或责任教师）签名： 2014年 12月26日目录1. 构建单相桥式全控整流电路带阻感负载 (1)2. 部分电路以及器件参数的设定 (2)2.1 交流电源 (2)2.2 脉冲源 (2)2.3 电阻及电感 (3)2.4 单相桥式全控电路 (3)3. 仿真结果及分析 (4)3.1 输出电压 (4)3.2 ud、id和i2的波形分析 (4)3.3 计算结果 (5)设计总结 (6)参考文献 (7)1.构建单相桥式全控整流电路带阻感负载通过电力电子技术相关软件PSIM可以搭建如下电路：图1-1 单相桥式全控整流电路带阻感负载电路中的相关参数为输入电压U2＝100V,负载中电阻R＝1Ω，电感L值极大，触发角α＝60°，E=-99V2.部分电路以及器件参数的设定2.1 交流电源本次课设所选用的交流电源为交流电压源，其参数如下图所示：：图2-1 交流电源参数电压源为的波形为正弦波，电压有效值为100V，频率为50HZ。
交流电压采样单片机课程设计
课程设计任务书学生姓名：周鸣一专业班级：电信1301班指导教师：陈德军工作单位：武汉理工大学题目: 用串行A/D芯片采集波形初始条件：（1）max2win、wave等软件；（2）先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、单片机、微机处理。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）课程设计时间：第17周；（2）课程设计题目：用串行A/D芯片采集波形；（3）本课程设计统一技术要求：采用单片机AT89C51实现交流采样，即系统采集的是交流电压。
该系统主要包括几大模块:数据采集模块，A/D转换模块，控制模块，显示模块。
在LED上显示采样的采样的瞬时值，有效值和峰值。
（4）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，并标明参考文献（至少5篇）；（5）写出本次课程设计的心得体会（至少500字）。
时间安排：第17周参考文献：[1] 李广弟等单片机基础北京航空航天出版社，2001.7[2] 楼然苗等51 系列单片机设计实例北京航空航天出版社，2003.3[3] 唐俊翟等单片机原理与应用冶金工业出版社，2003.9指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (4)1 单片机系统 (6)1.1 标准功能 (6)1.2 主要特性 (6)2 ADC0809芯片简介 (7)2.1 主要特性 (7)2.2 内部结构 (7)2.3 工作过程 (8)3 软件简介 (9)3.1 WAVE6000 (9)3.2 protues (9)4 硬件电路设计 (11)4.1硬件电路流程图 (11)4.2 单片机最小系统设计 (11)4.3 ADC0809芯片及其接线设计 (12)4.4 其他部分 (12)5 程序部分设计 (13)5.1 ADC0809所需时钟信号产生 (13)5.1.1 程序流程图 (13)5.1.2 时钟产生程序 (13)5.2 A/D转换程序设计 (14)5.2.1 程序流程图 (14)5.2.2 A/D转换程序 (14)5.3 数据处理转换程序 (15)5.3.1 数据处理原理 (15)5.3.2 数据处理程序 (15)5.4 数码管显示程序 (16)6 仿真结果分析 (17)7 心得体会 (19)参考文献 (20)附录1 程序清单 (21)附录2 实物照片 (25)摘要随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。
电力电子电路仿真-武汉理工课程设计
目录摘要 (1)1 设计原理 (2)1.1设计要求分析 (2)1.2 开关电源概述 (2)1.3半桥逆变器设计 (3)1.2.1半桥逆变器概述 (3)1.2.2 半桥变换器的电路结构及作用 (3)1.2.3 半桥变换器的工作原理 (4)1.2.4 半桥变换器的输入输出关系式 (5)1.3 全桥变换器设计 (6)1.3.1全桥变换器的概述 (6)1.3.2 全桥变换器的结构及作用 (6)1.3.3 全桥变换器的工作原理 (7)1.3.4 全桥变换器的输入输出关系式 (8)1.4 半桥、全桥变换器性能比较 (8)1.5 全波整流与桥式整流设计 (9)1.6 闭环的控制方法与实现 (10)1.6.1 PWM的调制方法 (10)1.6.2 PID控制器 (11)1.6.3 闭环控制方法与实现 (12)2 仿真电路的设计 (14)2.1 半桥变换器仿真电路 (14)2.2 全桥变换器的仿真电路图 (15)2.3仿真参数设置 (16)2.4闭环仿真原理图及参数设置 (17)3 仿真结果及分析 (20)2.1 半桥电路输入输出电压关系式证明 (20)2.2全桥电路输入输出电压关系式证明 (20)2.3 全波、桥式整流性能比较 (21)2.4 闭、开环控制性能比较 (23)4 小结 (24)参考文献 (25)摘要20世纪60年代大量应用的线性调节器式直流稳压电源，由于它存在着以下诸多的缺点，如体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压，很难在输出大于5A的场合应用等，已开始被开关调节器式直流稳压电源所取代。
本次设计主要是针对开关电源中的半桥变换器、全桥变换器进行设计电路设计及仿真，并推导、验证输入输出电压的关系式。
设计了400V/25V的半桥变换器和400V/50V的半桥变换器，每种变换器均采用了全波、桥式整流两种方法实现。
电路主要由逆变桥、变压器、整流桥构成，并设计了滤波电路、吸收电路来减少波形脉动。
电路实验报告册上 武汉理工大学
武汉理工大学电路实验报告册电路上学生姓名专业班级２０1 ——２０1 学年第学期电路实验报告实验一名称：基本电参数的测量实验日期：______________班级:______________姓名：______________学号：_________实验台号：_______ 一、实验目的二、实验原理（包括文字说明和原理图，要求用尺子按实验教材绘图）三、实验设备四、实验内容（包括实验步骤、实验线路图及注意事项，要求用尺子绘图，不必绘制表格）五、预习思考题（完成实验指导书本实验的第六部分）六、数据记录和实验现象记录表1.1 电阻的测量七、数据处理和分析（完成实验指导书本实验的第七部分。
如要求绘曲线，则要求用坐标纸绘制，并粘贴至此页）电路实验报告实验二名称：电路元件的端口测量实验日期：______________班级:______________姓名：______________学号：_________实验台号：_______ 一、实验目的二、实验原理（包括文字说明和原理图，要求用尺子按实验教材绘图）三、实验设备四、实验内容（包括实验步骤、实验线路图及注意事项，要求用尺子绘图，不必绘制表格）五、预习思考题（完成实验指导书本实验的第六部分）六、数据记录和实验现象记录表2.6 电流源端口特性测量数据七、数据处理和分析（完成实验指导书本实验的第七部分，如要求绘曲线，需用坐标纸绘制，并粘贴至此页）电路实验报告实验三名称：直流电路定理实验实验日期：______________班级:______________姓名：______________学号：_________实验台号：_______ 一、实验目的二、实验原理（包括文字说明和原理图，要求用尺子按实验教材绘图）三、实验设备四、实验内容（包括实验步骤、实验线路图及注意事项，要求用尺子绘图，不必绘制表格）五、预习思考题（完成实验指导书本实验的第六部分）六、数据记录和实验现象记录表3.1 线性电路的叠加性实验数据七、数据处理和分析（完成实验指导书上本实验的第七部分，如要求绘曲线，需用坐标纸绘制，并粘贴至此页）电路实验报告实验四名称：信号的观察与测量实验日期：______________班级:______________姓名：______________学号：_________实验台号：_______ 一、实验目的二、实验原理（包括文字说明和原理图，要求用尺子按实验教材绘图）三、实验设备四、实验内容（包括实验步骤、实验线路图及注意事项，要求用尺子绘图，不必绘制表格）五、预习思考题（完成实验指导书本实验的第六部分）六、数据记录和实验现象记录（绘制的波形粘贴至此部分）表4.1 交流毫伏表测量电压结果七、数据处理和分析（完成实验指导书本实验的第七部分，如要求绘曲线，需用坐标纸绘制，并粘贴至此页）电路实验报告实验五名称：RC一阶电路的响应测试实验日期：______________班级:______________姓名：______________学号：_________实验台号：_______ 一、实验目的二、实验原理（包括文字说明和原理图，要求用尺子按实验教材绘图）三、实验设备四、实验内容（包括实验步骤、实验线路图及注意事项，要求用尺子绘图，不必绘制表格）五、预习思考题（完成实验指导书本实验的第六部分）六、数据记录和实验现象记录（绘制的波形粘贴至此部分）七：数据处理和分析（完成实验指导书本实验第七部分。
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《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Vo ≈±Vcc。
当输入信号Vi<Vn时，输出低电平Vol =-Vcc；当输入信号Vi>Vn时，输出高电平Voh=+Vcc。
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。
图1-3 比较器由于采用四个运放连线较为复杂，且不能准确地输出交流电压的有效值，故设计电路不采用此套方案。
方案三：用TL062和电容电阻构成积分运算电路。
从输入端输入交流信号，经过运算电路输出直流信号。
且该信号与交流有效值成线性关系，参数设置得当，即可得到输出信号等于输入交流信号的有效值。
图1-4 AC-DC转换模块本电路中，输入的是 0～200.0mV 的交流信号，输出的是 0～200.0mV 的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行AC-DC的信号转换。
因此，这里使用的是低功耗的高阻输入运算放大器，其不灵敏区仅仅只有2mV 左右，在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异。
1.2.4 数字显示模块ICL7107拥有强大的直流电压数字显示功能，所需外围电路少，而且显示稳定精确。
本次设计直接使ICL7107，配合四位七段共阳数码管构成有效值测量电路的显示部分。
将经过衰减、AC-DC转换后的信号电压输入到显示模块，电路的数码管便会显示相应的数值。
如果原始输入电压经过N倍衰减，那么将得到的数值乘以N(单位为mV)变为所测交流电压的有效值。
显示模块使用了ICL7107集成芯片。
ICL7107是美国Intersil公司专为数字仪表生产的数字仪，满幅输入电压一般取200mV的专用芯片。
该芯片集成度高，转换精度高，抗干扰能力强，输出积分电容可直接驱动发光数码管，只需要很少的外部元件，就可以构成数积分。
芯片第一脚是供电，正确电压是DC+5V。
第36脚是基准电压，正确数值是 100mV，第26引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在－3V至－5V都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。
芯片第31引脚是信号输入引脚，可以输入±199.9mV的电压。
在一开始，可以把它接地，造成“0”信号输入，以方便测试。
芯片27，28，29引脚的元件数值，它们是0.22uF，47K，0.47uF电容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。
芯片的33和34脚接的104电容也不能使用磁片电容。
芯片的电源地是21脚，模拟地是32脚，信号地是30脚，基准地是35脚，通常使用情况下，这4个引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量），30脚或35脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。
负电压电源可以从电路外部直接使用7905等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个+5V供电就可以解决问题。
比较常用的方法是利用ICL7660或者NE555等电路来得到，这样需要增加硬件成本。
我们常用一只NPN三极管，两只电阻，一个电感来进行信号放大，把芯片38脚的振荡信号串接一个20K－56K的电阻连接到三极管“B”极，在三极管“C”极串接一个电阻（为了保护）和一个电感（提高交流放大倍数），在正常工作时，三极管的“C”极电压为2.4V－2.8V为最好。
这样，在三极管的“C”极有放大的交流信号，把这个信号通过2只4u7电容和2支1N4148二极管，构成倍压整流电路，可以得到负电压供给ICL7107的26脚使用。
这个电压，最好是在－3.2V到－4.2V之间ICL7107也经常使用在±1.999V量程，这时候，芯片27，28，29引脚的元件数值，更换为0.22uF，470K，0.047uF阻容网络，并且把36脚基准调整到1.000V 就可以使用在±1.999V量程了。
图1-5 数字显示模块2.电路仿真对系统电路的关键模块AC-DC用Multisim进行仿真，电路图及仿真数据如下所示。
图2-1 AD-DA模块仿真输入频率为1KHZ、幅值分别为50mV、65mV、80mV、95mV的正弦波。
输入频率为1KHZ、幅值分别为50mV的正弦波:输入频率为1KHZ、幅值分别为65mV的正弦波:输入频率为1KHZ、幅值分别为80mV的正弦波:输入频率为1KHZ、幅值分别为95mV的正弦波:表2-1 仿真数据由表2-1可以看出，TL062和电容、电阻构成的积分运算电路可以较为精确地将交流信号转换为直流信号，并输出有效值。
3.焊接与调试3.1材料清单3.2过程描述先用万用表检测元件参数是否符合要求。
然后按照原理图，元件装配。
装配完成后焊接该硬件。
焊接时，以45度靠紧焊接面进行预热；然后将焊锡丝同时伸向被焊的组件脚及焊盘，一起接触被焊处；当焊锡丝熔化，向焊接处推入焊锡丝，使焊锡润湿焊盘与组件脚，当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝。
在焊锡完全熔化后，移去烙铁头。
如果焊点有连焊，应将焊锡线与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间，待焊锡丝与助焊剂一起熔化后，移去焊锡丝，再将烙铁头侧放着向下移走，吸去多余的焊锡；焊点的标准是：焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。
焊接完成后调试制作的硬件。
(1)按下自锁开关，将测试脚37脚接高电平，数码管显示-1888，说明显电压数字显示部分焊接无误。
(2)将测试电压输入口短接，数码管显示为0，说明测试无零点误差。
(3)将测量档位调到100倍衰减，即量程为20V档位，输入接上有效值为6V，频率为50Hz的正弦交流电压，显示数字为60.0。
4.参数测量及验证(1)电压衰减模块测试结果如表4-1表4-1 电压衰减模块测试(2)AC-DC模块测试结果如表4-2用信号发生器直接在AC-DC模块输入有效值已知，频率可调的正弦交流电，在输出端测量其直流电压。
与输入的有效值对比，发现数值相接近，基本满足后面的进一步连接要求。
表4-2 AC-DC转换模块测试(3)整体调试参数如表3-3将完整的电路全部连接好后，接入50Hz交流信号，改变信号有效值的同时也要相应的改变档位，以免将电路烧毁。