【《低频函数信号发生器AC-DC转换部分分析》2100字】

低频函数信号发生器AC-DC转换部分分析目录TOC\o"1-3"\h\u4627低频函数信号发生器AC-DC转换部分分析 1300971.1电路组成及工作原理 1118501.2各单元电路功能及作用 2141991.3工作原理 2110291.4模块测试部分 5264241.4.1主要技术参数调测流程 5247121.4.2调试方式、步骤和要求 51.1电路组成及工作原理图5-1转换框图图5-2AC/DC转换原理图AC/DC电压转换器主要由反相器检波器、加法器、滤波器等单元电路组成，其电路方框图及原理图如上图所示。1.2各单元电路功能及作用1、检波器：本电路采用了反相器检波器的形式，把交流电转换成直流电。所谓平均值检波器，就是其输出的直流电流和输入的交流电压的平均值成正比。平均值检波器有半波式和全波式两种形式，本电路采用的是半波式平均值检波形式。正弦波的半波平均值等于它峰值的0.318倍，如果电压表头按正弦波有效值定度（有效值为正弦波信号振幅的倍），采用平均值检波器来指示正弦波信号有效值，其值应乘以波形系数，即：正弦波：峰值= 2有效值，有效值=0.707峰值平均值=0.318峰值（半波平均值）有效值=1.11平均值2、加法器：为了弥补半波整流给电路输出造成的低效率和脉动性，可以利用集成运放接入适当的反馈电路，通过加法器的运算功能，使电路获得一个全波脉动的直流电输出，因而提高了电路的效率。3、滤波器：交流信号通过平均值检测器，变成了脉动的直流电，为了消除脉动成分，本电路采用了电容作为滤波元件，利用电容器的充放电功能对脉动波进行滤波，使输出获得了较好的直流成分。1.3工作原理“AC—DC转换器”的原理图见图14所示。该电路主要由集成运放LM358构成小信号全波整流电路。集成运放LM358是一种通用型高性能双运算放大器电路，其中的5IC1A运算放大器5C1，5R1，5R2，5V1，5V2，5R3接地电阻等元件组成了半波整流电路，另一运算放大器由5IC1B与5R4，5R7，5R6，5RP1，5R5，5R8，5RP2，5R9组成加法电路，最后实现全波整流功能。电路中的5C2是负反馈滤波电容，由加法器输出的脉动的全波波形通过电容5C2的滤波，最后获得的输出是直流波形。5C3是高频滤波电容，对电路中的高频成分进行滤波。（一）半波整流原理图5-3半波整流原理图如上图所示是“AC/DC转换器”电路中的半波整流单元：当输入信号ui正半周加到A点时，A点即为高电平，而B点就为低电平（由集成运放反向比例运算电路特点决定），由于A点电位高于B点，所以二极管5V1截止。这时C点是高电位，因此，5V2导通。从原理图可看出，电路中的5R1=5R2，根据集成运放反相比例运算电路电压放大倍数公式得到，在C点获得一个倒相的正半周波形。图5-4半波整流波形（1）当输入信号ui的负半周加到A点时，A点即为低电位，而B点就为高电平，由于B点高电平高于A点，所以，这时的二极管5V1会导通，5V2截止。这时C点就变成了低电位，C端输出为零，如图所示（π-2π），电路就实现了半波整流的目的。（二）反相输入加法运算电路图5-5反相输入加法运算原理图上图是“AD/DC转换器”电路中的加法器单元电路。根据“运放”的反相输入加法运算原理，在信号的正半周，即在0—π间，D点的输出为：Ud=-(=−(20=-Ui=Ui+在信号的负半周，即在π—2π间，D点的输出为：Ud=−[=Ui=Ui−由此，在信号的整个周期内，即在0—π—2π间，把a式跟b式加起来，可得到式c，如下：Ud=−=Ui++从c式分析最后的合成波形是一个全波波形，实现了电路的加法功能，D点的合成波形为：图5-6合成全波波形图输入波形Ui通过半波整流器和加法器后得到的是全波整流波形UD，从有关正弦波形的有效值U与平均值之间存在的确定系数(=1.11)，实际上输出端的电压UD1与输出端电压Um要有差1.11倍。为了弥补这个差距，在电路上加了可调电阻RP1(反馈电阻)，通过调节RP1（反馈量），使最后的实际输出UD0和UD1增加了1.11倍，即UD0/UD1=1.11倍，使输出端电压的有效值与输入端信号电压的有效值一致，实现了有效值与平均值之间的转换。（三）滤波电路与失调零点调整电路交流信号通过平均值检波器和加法器电路后，仍是一个脉动的直流电（如上图UD波形），为了消除脉动成分，电路采用了电容器（5C2，5C3）滤波的原理对脉动波进行滤波，使输出获得了较好的直流成分。为了保证“AC/DC”转换器输入信号为零，输出也为零的要求，在集成运放LM358的输入端加了失调电压补偿电路，主要有5RP2和5R8，5R9组成，通过调整补偿电路的5RP2阻值，达到使输入信号为零，输出也为零的目的，减小电压表的误差。1.4模块测试部分1.4.1主要技术参数调测流程图5-7调试框图1.4.2调试方式、步骤和要求（1）零点调试：要求：在零输入时，输出为零（0.000V）精度1%DC档测量输出端的输出电压。①短接待测电路板的输入端（AC和地短接或不接信号发生器）②数字万用表置DC档③线路板接通电源（±12V）④数字万用表接至线路板的输出端，调节5RP2使数字万用表上的读数“0.000V”要求：输入信号频率f=100Hz，幅度U=1V的正弦波时，输出端电压为1.000V方法：函数信号加入输入端，调整5RP1电位器，使输出端数字电压表上的电压等于