交流電壓有效值測量電路設(shè)計(jì)仿真與實(shí)現(xiàn)

• 參數(shù)測量及驗(yàn)證
  

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

學(xué)生姓名：邱*專業(yè)班級：電信1602

指導(dǎo)教師：孟*工作單位：信息工程學(xué)院

題目: 電壓交流有效值測量電路設(shè)計(jì)仿真與實(shí)現(xiàn)

初始條件：

可選元件：集成運(yùn)算放大器、電阻、電位器、電容若干，或自備元器件。

可用儀器：示波器，萬用表，函數(shù)發(fā)生器

要求完成的主要任務(wù):

（1）設(shè)計(jì)任務(wù)

根據(jù)要求，完成電壓交流有效值測量電路的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試，并自制直流電源。

（2）設(shè)計(jì)要求

② 選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計(jì)。

③ 利用Proteus或Multisim仿真設(shè)計(jì)電路原理圖，確定電路元件參數(shù)、掌握電路工作原理并仿真實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

④ 安裝調(diào)試并按規(guī)范要求格式完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。

⑤ 選做：利用仿真軟件的PCB設(shè)計(jì)功能進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。

時間安排：

1、 前半周，完成仿真設(shè)計(jì)調(diào)試；并制作實(shí)物。

2、 后半周，硬件調(diào)試，撰寫、提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，進(jìn)行驗(yàn)收和答辯。

指導(dǎo)教師簽名：年月日

系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日

                                圖1-3  AC-DC轉(zhuǎn)換模塊

圖1-5LED分段顯示電路

圖1-6LED分段顯示電路

②輸入50HZ，幅值4Vpp的正弦波

③輸入50HZ，幅值6Vpp的正弦波

④輸入50HZ，幅值8Vpp的正弦波

⑤輸入50HZ，幅值10Vpp的正弦波

表2-1 仿真數(shù)據(jù)

輸入幅值(V)	2	4	6	8	10
理論有效(V)	1.414	2.828	4.242	6.656	7.071
輸出值(V)	1.573	3.514	5.485	7.456	9.429
Vo/Vc	1.112	1.242	1.293	1.120	1.333

由表2-1可以看出，精確地將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號，輸出其有效值，大約能輸出有效值的1.1—1.2倍。故需要更進(jìn)一步消除誤差，方案為通過外加電源和比較器的方式將輸出的有效值與理論有效值的差值部分抵消，從而使LED分段顯示有效值。

一：對系統(tǒng)電路的關(guān)鍵模塊AC-DC和LED電路用Multisim進(jìn)行仿真，電路圖及仿真數(shù)據(jù)如下。

3.焊接與調(diào)試

3.1材料清單

器件類型	規(guī)格	數(shù)量
電阻R1	2kΩ	1
電阻R2	100kΩ	1
電阻R3	100kΩ	1
電阻R4	100kΩ	1
電阻R5	3kΩ	1
電位器R6	500Ω	1
電阻R7	6.8kΩ	1
電容C1	15pF	1
電容C2	4.7μF	1
電容C3	220nF	1
電容C4	10μF	1
電容C5	4.7μF	1
二極管	1N4148	3
芯片	TL062	1

3.2過程描述

先用萬用表檢測元件參數(shù)是否符合要求。然后按照原理圖，元件裝配。裝配完成后焊接該硬件。焊接時，以45度靠緊焊接面進(jìn)行預(yù)熱；然后將焊錫絲同時伸向被焊的組件腳及焊盤，一起接觸被焊處；當(dāng)焊錫絲熔化，向焊接處推入焊錫絲，使焊錫潤濕焊盤與組件腳，當(dāng)焊點(diǎn)上的焊錫成圓錐形時即抽離焊錫絲。在焊錫完全熔化后，移去烙鐵頭。如果焊點(diǎn)有連焊，應(yīng)將焊錫線與烙鐵頭一起接觸在連焊的焊點(diǎn)之間，待焊錫絲與助焊劑一起熔化后，移去焊錫絲，再將烙鐵頭側(cè)放著向下移走，吸去多余的焊錫；焊點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是：焊點(diǎn)呈錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。焊接完成后調(diào)試制作的硬件。

(1)按下自鎖開關(guān)，將測試腳37腳接高電平，數(shù)碼管顯示-1888，說明顯電壓數(shù)字顯示部分焊接無誤。

(2)將測試電壓輸入口短接，數(shù)碼管顯示為0，說明測試無零點(diǎn)誤差。

(3)將測量檔位調(diào)到100倍衰減，即量程為20V檔位，輸入接上有效值為6V，頻率為50Hz的正弦交流電壓，顯示數(shù)字為60.0。

4.參數(shù)測量及驗(yàn)證

(1)電壓衰減模塊測試結(jié)果如表4-1

表4-1 電壓衰減模塊測試

電壓（V）	<0.2V	2V檔			20V檔
輸入（V）	0.2	1	1.5	2	3	4	6	7
輸出（V）	0.2	0.1	0.14	0.2	0.028	0.041	0.058	0.07

(2)AC-DC模塊測試結(jié)果如表4-2

用信號發(fā)生器直接在AC-DC模塊輸入有效值已知，頻率可調(diào)的正弦交流電，在輸出端測量其直流電壓。與輸入的有效值對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值相接近，基本滿足后面的進(jìn)一步連接要求。

表4-2 AC-DC轉(zhuǎn)換模塊測試

輸入有效值（mV）	50	100	150	200
實(shí)際輸出值（mV）	48	97	145	192

(3)整體調(diào)試參數(shù)如表3-3

將完整的電路全部連接好后，接入50Hz交流信號，改變信號有效值的同時也要相應(yīng)的改變檔位，以免將電路燒毀。

表3-3 整體測試結(jié)果1

檔位	0.2V檔				2V檔
輸入（mV）	50	100	150	200	500	800	1000	1500
顯示（mV）	52.2	102.2	152.5	196.2	50.6	90	108.2	160.2

表3-4 整體測試結(jié)果2

檔位	20V檔
輸入（V）	2	2.5	3	3.5	4	5	6	7
顯示（mV）	20.1	27.5	31.2	38.2	43.5	52.2	61.7	74.8

5.心得體會

課程設(shè)計(jì)之初，我對交流電壓有效值測量完全沒有想法和方案。在完成課程設(shè)計(jì)的短短幾天內(nèi)，我不斷搜集資料、設(shè)計(jì)方案、整理思路、制作電路圖、電路仿真，最終得到了理想的電路設(shè)計(jì)方案與仿真結(jié)果，然后又開始著手元器件的購買、實(shí)物的焊接與調(diào)試、數(shù)據(jù)測試。這其中我遇到了很多的困難，在克服這些困難的同時，也學(xué)到了很多課本里學(xué)不到的知識，收獲了很多課堂上講不到的方法。

在收集資料的過程中我遇到了各種各樣的方案，每種方案都有其利弊。我仔細(xì)對比了各種方案的可行性，考慮了成本、可操作性、繁簡程度等諸多問題。在這個過程中我學(xué)到了很多書本中沒有的知識。

在設(shè)計(jì)電路的過程中用到了Multisim軟件。我之前一直使用Proteus軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)電路與仿真，但是Proteus軟件較Multisim軟件來說在實(shí)用性與操作性上略遜。所以在此次在課程設(shè)計(jì)中我選用了Multisim軟件進(jìn)行電路仿真，在使用Multisim軟件軟件之前我上網(wǎng)看了一些教程，大致了解了Multisim軟件的使用方法。我在以后的學(xué)習(xí)中會更加深入地研究與學(xué)習(xí)Multisim軟件，用它的強(qiáng)大的功能來幫助我解決實(shí)際問題。

本次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我的工程設(shè)計(jì)思想。從收集資料、對比選擇、確定方案、電路圖設(shè)計(jì)、電路仿真到元器件的配置、實(shí)物焊接與調(diào)試、數(shù)據(jù)的測量收集，從中所獲得的經(jīng)驗(yàn)對今后的學(xué)習(xí)與工作都有很大的幫助，同時我也學(xué)會了如何在短時間之內(nèi)對知識進(jìn)行取舍與進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí)和突破。

雖然課程設(shè)計(jì)的過程是辛苦的，但結(jié)果確是令人振奮的。我從中學(xué)到的知識、方法與積累的自信、經(jīng)驗(yàn)都會在今后的學(xué)習(xí)和工作中對我有很大的幫助。

6.參考文獻(xiàn)

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[4] 臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 北京：高等出版社，2004

[5] 吳友宇.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：清華大學(xué)出版社，2009

[6] 童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京：高等教育出版社，2001

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2018-1-12 15:32 上傳

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