課設論文-電容測量電路的設計(編輯修改稿)
2025-07-13 08:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖 根據(jù)充放電時間判斷電容值原理框圖 誤差分析：這種電容測量方法的誤差主要有兩部分組成：一部分是由 555 定時器構成的振蕩電路和觸發(fā)電路由于非線性造成的誤差，其中最重要的是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的 本科生課程設計（論文） 2 非線性誤差 ,△ C/C=△ T/T(T 由充放電時間決定； C 是被測電容值 )；另一部分是由數(shù)字電路的量化誤差引起的，是數(shù)字電路特有的誤差，該誤差相對影響較小，可忽律不計。 這種方法硬件結構相對復雜，實際是通過犧牲硬件部分來減輕軟件部分的負擔，但在具體設計中會遇到很多的問題，而且硬件一旦設計好，可變性不大。由此，此方案舍棄。 方案二：運用模擬電路知識，設計直流穩(wěn)壓電源，由文氏電路產(chǎn)生信號，使電容測量和差分電路工作，由產(chǎn)生的電壓大小判斷電容的大小。 對于電容的測量，通常借助于專門的測試儀器，通常用電橋。 通過比較，方案二既可以測量電容大小，又可以判斷電容的好壞，更加符合提議，所以，本設計選用方案二。 總體設計方案框 圖及分析 本設計采用直流穩(wěn)壓電源，文氏電橋電路，測量電容，可以比較兩個電容的大小，并根據(jù)波形判斷好壞。 圖 總體設計框圖 本科生課程設計（論文） 3 第 3 章 電容測量電路 單元電路設計 電容測量 電路 具體電路設計 直流穩(wěn)壓電源 設計 （ 1）壓器副邊電壓確定。 整流電路采用直流穩(wěn)壓電源設計思路 （ 2）電網(wǎng)供電電壓為交流 220V（有效值）， 50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要的交流電壓。 （ 3）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向的直流電，但其幅值變化大。 （ 4）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑的，脈動小的直流電，即將交流成分濾掉，保留其直流成分。 （ 5）濾波后的直流電壓再通過穩(wěn)壓電路，便可得到基本上不受外界影響的穩(wěn)定的直流電壓輸出 ，供給負載 Rl。 圖 直流穩(wěn)壓電源原理框圖 采用電源變壓器將電網(wǎng) 220V， 50Hz 交流電降壓后送整流電路，變壓器的變化電單文式整流電路，整流橋選用的二極管需要考慮允許承受的電壓和電流值。 （ 1）濾波器常采用無源元件 R， L， C 構成的不同類型濾波電路。由于本電路為小功率電源，故可用電容輸入式濾波電路。 （ 2）穩(wěn)壓電路采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。比較放大單元采用分立三極管組成的差動放大器或者集成運算放大器，可提高電路的穩(wěn)定性。 （ 3）過流保護器：串聯(lián)穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管與負載串聯(lián)，當 輸出電流過大或者輸出短路時，調(diào)整管會因電流過大或電壓過高使管耗過大而損壞，所以須對調(diào)整管采取保護 本科生課程設計（論文） 4 1 1112f RC?措施。保護電路在教材和有關文獻中均有介紹。 采用集成穩(wěn)壓器構成直流穩(wěn)壓電源，具有使用方便，結構簡單及性能優(yōu)良等許多特點，因而得到廣泛應用。目前在國際上已有數(shù)百個品種集成穩(wěn)壓器，國內(nèi)也有幾十個品種，主要有多端式與三端式和可調(diào)式與固定式之分。品種較多，較全的是串聯(lián)負反饋調(diào)整式電路，功率一般為 — 20W。也有開關式集成穩(wěn)壓電路。 這種電路其輸出電壓靈活可變，所以在各種電路中被廣泛應用。 圖 直流穩(wěn)壓電源 信號產(chǎn)生電路 設計 圖中 和 R1， R5 組成電壓串聯(lián)負反饋放大器， RC 串 并聯(lián)電路為具有選頻特征的正反饋網(wǎng)絡。實際上運算放大器的開環(huán)放大倍數(shù)是有限的，為了滿足幅值條件使電路易于起振，應使 R5 略大于 2R1。 第一級由 C1， C2， R1， R2， R3， R4 和運放 N3A3 組成，是典型的文氏橋振蕩器。當 R1=R3， C1=C2 時，該電路輸出波形的基頻可估算為 ≈ 其負反饋放大倍 數(shù) ≈ 3 由于該電路沒有由 A1F＞ 3 到 A1F=3 的自動調(diào)節(jié)能力，所以，在穩(wěn)態(tài)，該電路輸出為被限幅的“正弦波”，諧波失真較大，即除 f1 以外，還有 f2=2f1≈ 812Hz， f3=3f1≈ 1218Hz2312FRRA R?? 本科生課程設計（論文） 5 等諧波分量。其峰值 V01m≈ VCC， VCC 為運放的直流偏置電壓。 圖 信號產(chǎn)生電路 電容測量 電路設計 下圖為差分式電容大小比較的原理圖。根據(jù)上圖我們可以通過兩端的電壓差來判斷電 路中電容的大小。 由于兩個運放中的電容的大小不同，所以最后輸出的電壓也將不同，由此可以判斷兩個電容的大小。 本科生課程設計（論文） 6 圖 電容測量電路 元器件型號選擇 在直流穩(wěn)壓電源部分，為了得到穩(wěn)定的電壓輸出為運算放大器供電。 C C CC8 用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓產(chǎn)生高頻自己振蕩和抑制電路引入的高頻
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