电阻电压变换电路实验报告饶瑞.doc

电子技术课程设计报告专业班级： 099051 设计题目： 电压电阻变换电路 学生学号： 2 8 学生姓名： 陈伟华 指导教师： 程东方 完成时间： 2011年01月05日 高职学院 目 录一、设计任务与要求.（1）二、电路原理分析与方案设计.（2）三、单元电路分析与设计.（3）四、总原理图及元器件清单.（4）五、电路仿真与调试.（5）六、实验分析与结果.（6）七、结论与心得.（7）八、参考文献.（8）设计课题题目(模拟部分)：电压电阻变换电路一、设计任务与要求设计电阻-电压变换电路，实现将电阻Rx 的值（以K为单位）转换为同值电压（以V为单位）。（一）、设计目的(1)、 学习使用分立元件三极管、二极管、场效应管。(2)、 使用EDA仿真软件进行设计。（二）、设计要求及主要技术指标设计要求(1)、方案论证，确定总体电路原理方框图。(2)、单元电路设计，合理选择元器件。(3)、仿真调试及测量结果。主要技术指标：（1）误差为正负1%（比如Rx = 5K, 电压值应该在5V(5*1%)之间）（2）可以测量10K以内电阻。（三）、仿真需要的主要电子元器件运算放大器（OP07 、LM741、LM353等任选）、电阻、电容等若干 。（四）、设计报告总结(1)、 对所测结果进行全面分析。(2)、 分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。(3)、 给出完整的电路仿真图。(4)、 体会与收获。二、电路原理分析与方案设计方案一、电路如下所示，其功能是将电阻R4的值（以K为单位）转换为同值电压（以V为单位）。电路由三个集成运放一个精密基准源和若干电阻组成。A2的输出电压VO2通过转换电阻R4与电阻R1串联分压，再经电压跟随器A1输出电压V01，一路送给差分比例电路A2同相输路端，A2反向输入端接有精密基准源2.5V;另一路送给反向比例电路A3.电路的输出电压V03，最后以数字电压表显示VO3的值。取R5=2.5K,R7=R8/R9=50K,R1R9=100K由图可知V01=R4/(R5+R4)或V02=(1+R1/R4)V01而V02=VO12.5V, V03=V01,故(1+R5/R4)V01= VO12.5V,即V01=R4/R52.5V因此，V03=V01=2.5(R4/R5)=R4(以V为单位)这样就实现电阻电压变换方案二如下图所示,A2是反相放大器，Rx接在反馈环路中。若失调电压和输入偏置电流等误差源可以忽略，则A2输出电压U。=-UR(Rx/Rs)，可求出Rx=Rs/-URo选择基准电阻RS，得到一个固定的基准电压，这是输出电压U0.表示被测电阻并可直接读出0Rs在2OO一2M全量程范围内以10倍为单位分挡，并转换成0一2V的电压输出。采用由温度补偿式稳压二极管VD1构成的基准电压发生电路，反相放大器Al将产生的约8，3V电压衰减到-2OV。最小电阻挡时，输出电流为lOmA。减轻运算放大器的负担，可用VTl来增强电流。 通过两种方案的比较，第一种方案较好. 三、单元电路分析与设计电路由三个集成运放一个精密基准源和若干电阻组成。A2的输出电压VO2通过转换电阻R4与电阻R1串联分压，再经电压跟随器A1输出电压V01，一路送给差分比例电路A2同相输路端，A2反向输入端接有精密基准源2.5V;另一路送给反向比例电路A3.电路的输出电压V03，最后以数字电压表显示VO3的值。（1）电压跟随器A1 电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证（2）电容C1起负反馈作用。 （3）差分放大器A2 差分放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路的输入级。 （4）反向比例放大器A3 信号电压通过电阻R8加至运放的反相输入端，输出电压vo3通过反馈电阻R9反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。R7为平衡电阻应满足R 7= R8/R9。反相放大电路有如下特点：1运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。2电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R7，输出电阻近似为零。（5）滑动变阻器R4 调整R4的值，电压表的值，电压表的值应相应变化。电阻R4与电阻R5串联分压。四、总原理图及元器件清单1总原理图2元件清单元件序号型号主要参数数量备注1滑动变阻器（R4）2.2K1良好2R1100K1良好3运放U5ALF353D3良好4C11uF1良好5GND4良好6V12.5v1良好7Vcc15v2良好8Vee-15v2良好9R2100 K1良好10R3100 K1良好11R52.5 K1良好12R6100 K1良好13R7100 K1良好14R8100 K1良好15R9100 K1良好五、电路仿真与调试1调试过程描述调整R4的值，电压表的值，电压表的值应相应变化。，我们进行参数扫描，其结果及作图如下图所示。2实物照片 3、仿真结果与实测数据进行对照比如，R4=2.0K 时万用表显示2.2V。调整R4的值，电压表的值，电压表的值应相应变化。为了检查这种变换关系，我们进行参数扫描，其结果及作图如下图所示。R4 (k)Vout（V）R4(k)Vout（V）0.01.90760u5.04.999330.5499.96m5.55.499221.0999.92m6.05.9994101.51.4999886.56.498982.01.999837.06.998852.52.499767.57.498713.02.999698.07.998563.53.499618.58.498404.03.999539.08.998244.54.499439.59.49807六、实验分析与结果根据此公式：V03=V01=2.5(R4/R5)=R4当R4=2K，测量值Vout=1.99983，真实值V03=V01=2.5(R4/R5)=2V相对误差r=I（21.99983）/2I=85/1000000当R4=7K，测量值Vout=6.99885，真实值V03=V01=2.5(R4/R5) =7V相对误差r=I（76.99885）/7I=164/1000000当R4=9.5K，测量值Vout=9.49807，真实值V03=V01=2.5(R4/R5)=9.5 V相对误差r=I（9.59.49807）I/9.5=203/1000000通过计算并从以上误差可以看出，最大相对误差约在万分之2左右，故其结果符合设计要求。七、结论与心得 时间总是过得很快，经过一周的Multisim的学习，我已经从以前对一Multisim无所知到现在能利用他处理一些基本的电路仿真。之间的巨大变化确实令人吃惊。学习Multisim这段时间也是我们一学期最忙的日子，不仅面临着期末考试，而且中间还要复习，任务很紧，本周必须完成Multisim和模电的课程设计。任务对我们来说，显得很重。为了尽快完成Multisim的课程设计，我一天也没歇息。相关知识缺乏给学习Multisim带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照Multisim着的学习视频一步一步做和看有关的课本，终于知道了如何操作 两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次电子技术课程设计，本人在多方面都有所提高。通过这次电子技术课程设计，综合运用摸电课程的理论知识和生产实际知识进行一次电子技术课程设计而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了摸电课程所学的内容，掌握电子技术课程设计的方法和步骤，了解了Multisim的基本运用，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计电路的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的程东方老师的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次电子技术课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您QQ的信息及远程操作和指导帮助我完成这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。八、参考文献编，1 康华光主编.电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，20062 刘建主编. 电子技术综合实验M. 南昌航空大学电工电子实验中心200