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东北石油大学课程设计2012年7月1日东北石油大学课程设计任务书课程电子技术课程设计题目电流电压转换电路专业自动化姓名学号主要内容
1.将4mA~20mA的电流信号转换成±10V的电压信号,以便送入计算机进行处理这种转换电路以4mA为满量程的0%对应-10V,12mA为50%对应0V,20mA为100%对应+10V2.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(±12V)主要参考资料
[1]陈兆仁.电子技术基础实验研究与设计[M].北京电子工业出版社,2000
[2]杨振江.新颖实用电子设计与制作[M].西安电子科大出版社,2000
[3]杜龙林.用万用表检测电子元器件[M].辽宁科学技术出版社,2001
[4]电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书[M].北京科学出版社,1988
[5]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第四版)[M].高等教育出版社,2006
[6]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社,1997
[7]李哲英等.实用电子电路设计[M].北京电子工业出版社,1997完成期限
2012.
6.25-
2012.
7.1指导教师专业负责人2012年6月24日目录TOC\o1-3\h\z\u1任务和要求12总体方案设计与选择
12.1分析任务和要求
12.2方案一设计及分析
12.3方案二设计及分析
33.1直流源四个组成部分分析
33.2第一级电流的计算
33.3第二级电流的计算44总原理图45安装和调试
1.将4mA~20mA的电流信号转换成±10V的电压信号,以便送入计算机进行处理这种转换电路以4mA为满量程的0%对应-10V,12mA为50%对应0V,20mA为100%对应+10V2.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(±12V)2总体方案设计与选择
2.1分析任务和要求题目要求之一要求将4mA~20mA的电流信号转换成为±10V的电压信号,可以在集成运放引入电压并联负反馈,从而达到电流-电压转换题目要求之二要求用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的±12V直流电源我们知道直流电源可由四部分构成,变压器,桥式整流电路,电容滤波电路及集成稳压电路构成通过对各元器件参数的计算及电路的组合分析可初步定制出原理图
2.2方案一设计及分析
(一)设计一个第一级增益为1的差动输入电路,第二级增益为
2.5的电路其原理图为
(2)桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计(±12V)分四个部分,分别为电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路我们分别设计出其四个部分的电路图,再经过组合得到其总原理图为方案一总结优点精确,操作方便缺点一些2K电位器不易买到但可以用5K代替
2.3方案二设计及分析
(一)设计一个第一级增益为1的电压并联负反馈,第二级增益为
2.5的电路
(二)桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计(±12V)同方案一方案二总结优点电路虽较简单,缺点器材不容易买到,像运放OP4558温度补偿性二极管,很容易操作通过对2个方案的比较分析,我们选出了最优的方案——方案一
2.4电流提供部分的方案用VCCS受控源提供电流如下图3单元电路设计及参数计算
3.1直流源四个组成部分分析
(一)电源变压器由于要产生±12V的电压,所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V,现有的器材可选变压后副边电压u2为15V的变压器
(二)整流电路桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性分别导通,将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与负载电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压
(三)滤波电路滤波电容容量较大,一般采用电解电容器电容滤波电路利用电容的充放电作用,使输出电压趋于平滑
(四)稳压电路三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成调成管决定输出电压值由于本课程设计要求±12V的输出电压,所以我们选用7812和7912的三端稳压管
3.2第一级电路的计算由于设计要求是要把的电流转换成电压,所以要提供电流源可以用制作的直流源与一电位器串联,通过调节电位器从而达到所需的电流,运放采用差动输入当时,;当时,.所以只要调节电位器的阻值在之间就可以达到电流选择电位器为的电位器,可由2只电阻并联实现这样输入电流对应电压,输入电流对应电压设计增益为1,对应输出电压为.故要求电阻阻值相等,取
3.3第二级电路的计算因为第一级电压变化范围为.而最终输出应为,变化范围,故级增益为倍,又输入电流为时,输出电压为.此时要求输出为故在反相输入端加入一个的直流电压,使输出为0运放采用反相加法器,增益为
2.5倍取以用的电位器进行调节,所以选择的电位器,反相加法器引入电压为,可以用稳压管稳压,从而达到所需的.4总原理图电流电压转换电路5安装与调试
5.1安装依据已设计出的电路图,合理地在电路板上布局,拉线在安装的过程中注意以下几点
1、大电解电容的正负极不能接反;
2、uA741的各管脚不能接错;
3、三端稳压管三个端的作用一定要分清;
4、焊时拉线要直,焊点应均匀
5.2调试
(一)直流源动态调试将变压器插头插至交流电后,开始测变压器的副边电压及滤波输出电压、还有稳压管输入电压和,最后测试和这几个步骤应按顺序进行,若其中某一个步骤出现问题,应及时停下进程,切断电源,查找和想法排解故障
(二)电流电压转换电路动态调试先用仿真软件将原理图仿真,观察其是否符合理论结果仿真结果如下可知原理图符合实验要求,达到预期结果6性能测试与分析
6.1直流源性能测试与分析
(一)直流源性能测试在调试成功后,我们开始测试直流源各组成部分的电压具体过程如下测量值
1.W7812两端管压降W7912两端管压降
2.
(二)直流源数据处理及误差分析
1、数据处理(理论值)
(1)W7812/W7912两端管压降误差计算
(2)稳压电压误差计算;
2、误差分析
(1)、实验时读数不仔细引入实验误差;
(2)、实验仪器不够精确;
(3)、电子元件本身制作不精良;
(4)、焊接技术不够成熟,导致电路板没达到理想结果
6.2电流电压转换电路性能测试与分析
(一)电流电压转换电路性能测试
1、数据处理输入电流第一级输出电压理论值()第一级输出电压实际值第二级输出电压理论值第二级输出电压实际值4-2-
1.97-10-
9.885-
2.5-
2.62-
8.75-
8.656-3-
2.95-
7.5-
7.518-4-
3.99-5-
5.010-5-
4.98-
2.5-
2.5112-6-
6.020014-7-
7.
02.
52.4516-8-
7.
8854.8918-9-
8.
957.
57.4820-10-
9.
91109.85误差计算当时,当时,当时,
2、误差分析
(1)、电子元件制作不精良;
(2)、焊接技术有待提高;
(3)、实验仪器本身存在误差集成运放不是理想的;
(4)、直流电源带负载能力有影响;
(5)、实验读数时不仔细引入实验误差7设计总结
1、由此实验可知,引入一个第一级增益为1的差动输入电路,第二级增益为
2.5的电路可以实现电流到电压的转换这个实验达到了设计要求,即
1.将的电流信号转换成的电压信号,以便送入计算机进行处理这种转换电路以为满量程的对应,为对应,为对应
2、用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源()
3、在此次课程设计的之初,我们遭遇了很多障碍,感到无法理出思绪,不知从何下手,经过查阅相关书籍及上网进入相关知识库搜索,咨询学长学姐,我们逐渐找到方向,突破了难点,初步确定理论知识,并画出电路图仿真实验过程中,要克服很多的困难,最难的就是调试;同时由于焊接的电路板不是很方便接线,容易掉铜片,所以接线要格外小心实验让我们对书本知识有进一步的理解平时在学习课本上的知识时,觉得难以理解,对元件的认识也很浅但经过这次的课程设计制作,增加了我们对元件的了解再来,焊接直流电压源,看到很多同学焊接了两次,让我明白要想一次成功,必须掌握个个器件的作用,分清各个器件的管脚分部,经过几次布局,再加上认真确认管脚使我一次焊接成功但避免不了的存在一定误差最后,电流电压转换电路的实现,焊接很顺利,就是调试时有一定难度,因为有三个变位器而且调试任何一个都会影响输出结果,还有实验室一般具备现成的电压源,没有现成的电流源,经过向同学请教一番,电流电压转换电路顺利实现总之此次课程设计对我而言意义非凡,它让我找回了对此课程的兴趣,认识了自己的兴趣,加深了我对理论知识的理解,强化我的动手能力通过这次课程设计,不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识而且提高了我考虑问题,分析问题的全面性以及动手操作能力使我的综合能力有了一个很大的提高参考文献
[1]陈兆仁.电子技术基础实验研究与设计[M].北京电子工业出版社,2000
[2]杨振江.新颖实用电子设计与制作[M].西安电子科大出版社,2000
[3]杜龙林.用万用表检测电子元器件[M].辽宁科学技术出版社,2001
[4]电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书[M].北京科学出版社,1988
[5]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第四版)[M].高等教育出版社,2006
[6]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社,1997
[7]李哲英等.实用电子电路设计[M].北京电子工业出版社,1997东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称电子技术课程设计题目名称电流电压转换电路的设计学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务,难易程度和工作量符合教学要求,工作努力,遵守纪律,出勤率高,工作作风严谨,善于与他人合作202课程设计质量课程设计选题合理,计算过程简练准确,分析问题思路清晰,结构严谨,文理通顺,撰写规范,图表完备正确453创新工作中有创新意识,对前人工作有一些改进或有一定应用价值54答辩能正确回答指导教师所提出的问题30总分评语指导教师年月日高效能学习的八大学习方法方法一目标激励法成就天才的必备素质就是远大志向,明确目标,勤奋刻苦,持之以恒,百折不挠作为一名学生,要想在学习的道路上一路高歌,战胜各科学习困难,在考试中脱颖而出,就必须树立远大的理想,制定明确的学习目标和切实可行的计划,在日常学习中勤奋苦学,孜孜不倦,持之以恒,面对学习中上的挫折,百折不挠,勇往直前,并掌握一套正确的学习方法,科学合理地安排好自己的时间,只有这样,才能到达成功的理想彼岸方法二统筹计划学习法正像建造楼房先要有图纸,打仗先要有部署一样,成功有效的学习也必须制定好一套切实可行的计划所谓统筹计划学习法,就是学习者为达到一定的学习目标,根据主客观条件而制订学习步骤的一种学习方法统筹计划学习法包括四个方面一是学习目标,二是学习内容,三是时间安排,四是保证落实的措施只有综合考虑这四个方面,才能订出切实可行的规划同时计划要因人而异,因事而异,并根据执行情况,适当及时调整方法三兴趣引导法使学习兴趣化,是获取成功的特别重要的法则有的同学虽然很努力地学习,但是却对学习没有兴趣凡是这种情况,学习效率都差得很,往往是事倍功半,效率不高所以,千万不要只知道积极地去学,光顾着学,傻学,而要想办法培养自己的兴趣只有将学习积极性转化为学习兴趣之后,你才有可能实现学习效率的飞跃方法四高效率学习法作为学生,谁能够高效地管理时间,科学地利用时间,抓住时间的脉搏,谁就能创造学业的成功,成就人生的辉煌爱时间就是爱生命,爱生命的每一部分谁把握住时间,谁就拥有一切时间就是生命“一个人一生只有三天昨天、今天和明天昨天已经过去,永不复返;今天已经和你在一起,但很快就会过去;明天就要到来,但也会消失抓紧时间吧,一生只有三天!”现在是你们人生的黄金时期,也是学习知识、吸取知识最有效率的时期,你们应善于管理时间珍惜时间,不虚度年华,使生命失去原本的灿烂光彩方法五刨根质疑学习法学习的过程是由一个“无疑—有疑—解疑—无疑”不断循环往复的过程学须善思,思后存疑,疑后问,问后知所以,我们在日常生活和学习过程中,要善于思考,培养“凡事问一个为什么”的习惯作为一个学生,我们要善于发现问题,敢于向权威挑战,同时又要虚心求教,不耻下问,不懂的问题多问老师,向同学请教积极参加各种有关学习的交谈、讨论、学习兴趣小组,创设一个与别人交流的良好平台,合作解决问题方法六笔记学习法笔墨学习法又称笔记法,是利用记笔记学习的一种方法在日常的读书、听课、复习的时候,对有一定价值和意义的材料、知识点、问题迅速及时地标记出来,记下来,然后整理成笔记,这对于巩固知识,积累材料,提高学习成绩都具有十分重要的意义方法七全面预习法打无准备的仗必输,没有预习的功课一定不会好要想有一个高效的课堂学习,必须牢牢抓住课前预习这个关键环节常言道“凡事预则立,不预则废”“预”,即准备预习就是在教师讲课之前,学生阅读教材及相关的内容,为新课学习做好必要的知识准备我们在预习的时候,要大体了解书本内容,思考重点,发现难点,注意方法,增强预习的主动性、针对性,培养良好的预习习惯方法八高效听课法一个人的学生时代,大部分的学习时间是在课堂中度过的在短短的十几年时间里每个学生几乎接受和继承了人类几千年所积累的知识中最基本、最精华的部分,由此可见课堂学习的重要性一个学生学习的好坏,成绩的高低,关键在于课堂学习充分利用每一节课的45分钟,高效学习,对提高学习质量将产生巨大的影响专家认为,要想听好一节课,课前必须从身心、知识、物质上做好充分准备,在上课时力求做到“五到”,即耳到、眼到、口到、心到、手到;专心致志,勤于思考,思维与老师合拍同时,上课时勇于发言,积极参加讨论,有机会多动手、多实践,做好笔记,才能有效地把握课堂,把课堂变成自己学习的主战场课程电子技术课程设计题目电流电压转换电路的设计院系电气信息工程学院专业班级学生姓名学生学号指导教师图1原理图图2总原理图图3电路图图4VCCS受控源图10第一级电路图5电流电压转换电路图12电流电压转换电路图6仿真结果。