模電課程設(shè)計(jì)--電容測(cè)試電路的設(shè)計(jì)(參考版)
2025-06-09 08:12本頁面
【正文】 這次課程設(shè)計(jì)我們繼數(shù)電之后的第二門課程設(shè)計(jì)， 所以 已經(jīng)有了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)，在本次設(shè)計(jì)中，我們八 個(gè) 人一起查找資料，分組設(shè)計(jì)，克服種種設(shè)計(jì)難關(guān)，加強(qiáng)了我們之間的 團(tuán)隊(duì) 精神與 合作 意識(shí)。通過 Multisim 實(shí)現(xiàn)仿真，讓我感受到計(jì)算機(jī)的實(shí)用性。 圖 電容測(cè)量電路及其輸出電壓轉(zhuǎn)換電路方框圖 總電路圖 圖 總電路圖 14 系統(tǒng) 仿真 圖 仿真圖 1 說明 :當(dāng)電容為 10uF 時(shí)用萬用表測(cè)得電壓為 ,的比值大小為 X1=515000. 圖 仿真圖 2 說明 :當(dāng)電容為 10uF 時(shí)用萬用表測(cè)得電壓如圖所示 ,比例 X2=516300. 15 圖 仿真圖 3 說明 :當(dāng)輸入電容為 5uF 時(shí)，用萬用表測(cè)得輸出電壓如圖所示， 與被測(cè)電容的比值為X3=509200. 結(jié)論： 輸入電容通過電容測(cè)試電路， 輸出電壓的大小與電容量的比值在大非常近似，即 其電容量與輸出電壓成正比 。 13 第三章 系統(tǒng)綜述 在測(cè)量電容量時(shí)，文氏橋振蕩電路所產(chǎn)生 500Hz 正弦波電壓，經(jīng)過電壓跟隨器作為緩沖電路，作用于被測(cè)電容 Cx；通過電容 \電壓轉(zhuǎn)換電路將 Cx 轉(zhuǎn)換為交流電壓信號(hào)，再經(jīng)二階帶通濾波電路濾掉其他頻率的干擾，輸出是幅值與 Cx 成比例的 500Hz 正弦波電壓。 通頻帶 490Hz～ 510Hz 內(nèi)起伏小于 1 dB，在不大于 450Hz 和不小于 550Hz 處衰減大于20dB，滿足設(shè)計(jì)要求。 表二 電路電阻理論參數(shù) C R1 R2 R3 1uF 25kΩ 100kΩ 圖 二階無限增益多路反饋帶通濾波器 12 （ a） 幅度 —— 頻率 （ b）相位 —— 頻率 圖 帶通濾波器波特圖 實(shí)際電路的幅頻特性曲線和相頻特性曲線與仿真得到的幅頻特性曲線和相頻特性曲線的變化趨勢(shì)相同，不同之處恰好體現(xiàn)了理論計(jì)算與具體實(shí)現(xiàn)之間的差異。分析表明，滿足 增益 （ 1） 帶通 （ 2） 角頻率 （ 3） 電路滿足帶通濾波器的傳遞函數(shù) （ 4） 帶通濾波器的技術(shù)指標(biāo)：中心頻率為 500Hz；通頻帶為 490Hz～ 510Hz；通帶內(nèi)起伏不大于 1dB；通帶外在不大于 450Hz 和不小于 550Hz 處衰減不小于 20 dB；增益 G=2。 本單元設(shè)計(jì) 一個(gè) 二階無限增益多路反饋帶通濾波器 。 將低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)，就可以得到帶通濾波器。 帶通濾波電路能夠讓兩個(gè)頻率大小之間的頻率通過，高于或低于這個(gè)范圍的頻率將被衰減。 有源 帶通濾波電路 有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：高輸入阻抗和低輸出阻抗，因此輸入與輸出之間具有良好的隔離性能，便于級(jí)聯(lián)。 當(dāng) 500Hz 正弦波信號(hào) Uo2 幅值一定時(shí)，電容檔確定，因而 Uo3 與被測(cè)電 容容量 Cx 成正比。 10 表一 不同量程時(shí)電容 /電壓轉(zhuǎn)換電路的反饋電阻 Rf 電容量程 Rf 表達(dá)式 Rf 值 2n R5+R9+R8+R7+R6 1MΩ 20n R5+R9+R8+R7 100KΩ 200n R5+R9+R8 10KΩ 2u R5+R9 1KΩ 20u R5 100Ω 從表中可以看出，電容量每增大 10 倍，反饋電阻阻值減小 10 倍。 9 圖 電壓跟隨器 圖 電壓跟隨器輸入和輸出波形 （重合） 電容 \交流電壓轉(zhuǎn)換電路 此電路功能 是將輸入信號(hào)作用于電容并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并輸出。 R2 為電容檔的較準(zhǔn)電位器 。 在本次設(shè)計(jì)中，電壓跟隨器起到隔離信號(hào)發(fā)生電路與
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