交流数字电压表

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,交流数字电压表,电子电路课程设计,2012,年,9,月,17,日至,9,月,29,日,1,一、课程设计的基本要求,电子电路课程设计是门集中性的实,践类教学课程，共,2,周时间。目的是让,学生巩固和深化前期电子电路类所学,的理论课程，进一步提高电子电路的,设计能力和实践能力。通过综合型、,系统型电子电路课题的设计与实现，,使学生在电子电路设计、装配、调,测、故障处理和文档整理等方面的能,力得到进一步的提高。为此，我们对,这段时间的学习提出如下要求：,一、课程设计的基本要求,1,、遵守作息时间：上午,8,：,0011,：,30,下午,1,：,304:30,2,、不允许在实验室吃东西，保持实验室,内的环境卫生。每天清理桌面，自己保管好,自己所用的工具及元器件，养成良好的工作,习惯。,3,、在设计课题之前，认真学习,电子电,路课程设计,指导书第一章至第五章的内,容。了解电子系统的特点、设计与实现的大,致过程。在设计时应考虑的主要因素及设计,工具等；学习电子系统中技术指标的分析、,算法研究和整体方案的拟定等；学习数字电,路、模拟电路设计的一般原则。学习电子电,路中电磁兼容的基本概念；学习电子电路的,装配、调测、故障分析等；学习电子电路设,计中资料的查找与技术文档的整理等。,一、课程设计的基本要求,4,、要端正学习态度，独立思,考，立足于自己。有困难时大家,讨论、研究。要善于思考，不要,依赖别人。,5,、装配调试过程中要耐心细,致，成功与否在于你能否坚持到,最后一刻。,二、日程安排,说明：除查资料、设计外，其余时间均在实验室。,三、成绩评定方法,预习,装水平配,操作,基本指标,附加指标,报告,新颖性,考勤,10,分,10,分,10,分,40,分,10,分,20,分,加分,减分,说明：,1,、以上所列各项，前六项相加为,100,分，后两项在此基础上加减。,2,、新颖性加分不得超过,10,分。,3,、考勤扣分：无故旷课：,10,分,/,天；迟到、早退：,2,分,/,次。,4,、操作是学生动手能力的反映，由指导教师根据学生能力打分。,5,、有事请假，需经辅导员批准，带课老师无权批准。,四、设计提示,(,一,),、技术指标,1,、整体功能要求,交流数字电压表的功能是，测量正弦电压有效值，以数码管显示测量结果。,四、设计提示,2,、系统结构要求,交流数字电压表的系统结构框图如下图：,交流数字电压表的系统结构框图,四、设计提示,3,、电气指标,(1),、被测信号频率范围：,10Hz10kHz,。,(2),、被测信号波形：正弦波。,(3),、显示数字含义：有效值。,(4),、档位：分三档：,1.0V9.9V,0.10V0.99V,0.010V0.099V,。,(5),、显示方式：两位数码显示。,四、设计提示,4,、扩展指标,可自动换档,5,、设计条件,电源条件：直流稳压电源提供,5V,。,可供选择的器件：,LM324(TL084),运算放大器,2,片,LM139,二四线译码器,1,片,CD4052,四选一模拟开关,1,片,74161,四位二进制计数器,1,片,4511,显示译码器,2,片,2AP9,检波二极管,2,只,四、设计提示,5.1V,稳压管,2,只,发光二极管,3,只,28C64,存储器,1,片,ADC0804A/D,转换器,1,片,门电路、各种阻容件自定。,四、设计提示,(,二,),、方案设计,数字电压表（,Digital Voltmeter,）简称,DVM,，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流或交流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。它利用,A/D,转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。,四、设计提示,而交流是指输入的信号是正弦波，电压表需要显示的是正弦信号的有效值。电路中需有交直流转换。,由测量电压范围可知，显示输入电压的有效值在,0.01V,至,9.9V,范围，分成三档。意味着输入正弦信号的峰峰值为,0.028V,至,28V,。因此，输入需有量程转换及衰减电路。为此，总体方案如下图：,四、设计提示,交流数字电压表的组成框图,四、设计提示,(,三,),、单元电路设计,1,、输入电路,作为仪表，为减少对被测信号,的影响，通常输入阻抗都比较,高，一般在,1M,左右。另被测信,号的最大有效值为,9.9V,，正弦信号,的峰峰值为,28V,，这么大的信号，,电路无法正常工作，因此，在输,入电路中要进行衰减，可作一,10,：,1,的电路。,四、设计提示,2,、量程放大器,输入电压三档：,1.0V9.9V (2.8Vp-p28Vp-p),0.10V0.99V (0.28Vp-p2.8Vp-p),0.010V0.099V (0.028Vp-p0.28Vp-p),经输入电路衰减,10,倍后，各档电压：,1.0V9.9V,衰减后：,(0.10V0.99V ),0.10V0.99V,衰减后：,(0.010V0.099V ),0.010V0.099V,衰减后：,(0.0010V0.0099V),为使后续电路在同一个数量级上工作，选衰减后,(0.10V0.99V ),为标准输入，则应对另两档进行放大。量程放大电路如下图：,四、设计提示,输入及量程放大器,电路图中,R1,、,R2,构成输入电路，实现,10,：,1,转换。,3V,稳压管是防止输入信号过大，损坏运放而加。,R3,、,R4,、,R5,可通过公式计算得到：,放大,10,倍：,1+R3/(R4+R5)=10,放大,100,倍：,1+(R3+R4)/R5=100,取,R5=100,时，计算出,R4=900,、,R5=9K,(,可用,470+430,和,470K+430K,实现,),。,四、设计提示,3,、交流转直流,(AC-DC),输入的正弦信号要经检波电路，实现交,直流转换。这里介绍运放半波整流电路。,四、设计提示,4,、全波整流电路,在半波整流电路的基础上，加一级加法器，,可构成全波整流。,四、设计提示,全波整流波形图,四、设计提示,在加法器的反馈之路加一个电,容，构成一个积分器，可把全波,波形变为直流电压。,四、设计提示,交直流转换后的波形,四、设计提示,5,、可变增益放大器,经整流后的直流电压要加到,AD,转换器,中，将不同的电压值转换成不同的二进制代,码。,ADC0804,是,AD,转换器，其输出位为八,位，若所加参考电压为,5.12V,时，其每一台阶,电压为,VS=Vref/2,8,=5.12/256=0.02V,。我们,所测量的电压在,0.10V0.99V,范围内，每个差,值为,0.11-0.10=0.01V,，因此，要将输入的电压,放大。加到,0804,的电压范围为,0.2V1.98V,。这,可用可变增益放大器来实现。,四、设计提示,可变增益放大电路,四、设计提示,6,、,AD,转换器,ADC0804,模数转换器是逐次逼近型转换器，其参,考电路如下图：,其内部结构和工作原理请上网查看。,四、设计提示,ADC0804,测试图,四、设计提示,7,、,B-BCD,码的转换,ADC0804,转换的二进制数，要转换成数码管显示的,BCD,码，这一任务可由存储器来实现。,ADC0804,输入电压的范围为,0.2V1.98V,，转换后的相应的二进制数为,0AH63H,。将转换后的二进制数作为存储器的地址，而把相应的,BCD,码值填入到存储单元中，一旦选中了地址，相应的数据就被取出，并送到显示译码器中。这部分不详细介绍。,四、设计提示,8,、显示译码及显示,用,4511,作为显示译码器，推动,数码管显示出被测电压值。,9,、量程显示电路,对应不同的输入电压，应用发光二极管来指示所测电压的量程范围。由同学自行设计。,