2022年2022年電流電壓轉換電路

1、精選學習資料 - - - 歡迎下載模擬電路課程設計報告設計課題：電流電壓轉換電路題目一.設計任務與要求1. 將 4ma20ma的電流信號轉換成±10v 的電壓信號,以便送入運算機進行處 理；這種轉換電路以4ma為滿量程的0對應 10v,12ma為 50對應 0v,20ma為 100對應 10v；2用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計電路所需的正負直流電源（± 12v）；精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載二.方案設計與論證題目要求之一：要求將4ma20ma的電流信號轉換成為±10v 的電壓信號,可以在集成運放引入電壓并聯(lián)負反饋,從而達到電流- 電壓轉換；

2、題目要求之二： 要求用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計電路所需的± 12v 直流電源；我們知道直流電源可由四部分構成,變壓器,橋式整流電路,電容濾波電路及集成穩(wěn)壓電路構成；通過對各元器件參數的運算及電路的組合分析可初步定制出原理圖；方案一 :一：設計一個第一級增益為1 的差動輸入電路,其次級增益為2.5 的電路；其原理圖為：（二）橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路設計（±12v）；依據其設計流程圖：我們分別設計出其四個部分的電路圖,再經過組合得到其總原理圖為：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載方案一總結：優(yōu)點：精確,操作便利；缺點：一些2k 電位器不易

3、買到但可以用5k 代替；方案二:（一）其原理圖為：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載r51312r8r910精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載9.1k| .r72k|.key=a50% 1410k| .22k|.r145k| .key=a50%精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載4i1 12mar3 500| .r110k|.24u1a12138rc4558yr4r106 10k| .4u2b67705精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載r210k|.310k|.08r13 680|.r1110k| . key=a500%r123.9k| .08rc

4、4558p11xsc1ab+_+_ext trig+_精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載（二）直流源設計同方案一方案二總結：優(yōu)點：電路雖較簡潔,缺點：器材不簡潔買到,像運放op4558、溫度補償性二極管,很簡潔操作；通過對 2 個方案的比較分析,我們選出了最優(yōu)的方案方案一；420 ma 電流供應部分也有兩種方案： 方案一：電壓源串聯(lián)一電阻:電路如圖精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載v2 12 v1r1 1.25k| .2優(yōu)點：可供應肯定電流,缺點：誤差很大,不能直觀讀出電流值；方案二：用vccs 受控源供應電流：電路如圖：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載v

5、ccr3-12v2精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載1k| .r1vccr1k2| . 31k| . key=a50%u1i11精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載key=a50%opamp_5t_virtual 1 avcc優(yōu)點：可通過調劑電位器得到較大范疇電流,并直觀讀出；誤差很?。蝗秉c ;接線方面不太穩(wěn)固；綜合參考：選方案二產生電流源電路三.單元電路設計與參數運算（一）第一級電流的運算；精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載由于設計要求為要把4ma20ma的電流轉換成電壓,所以要供應電流源；可以用制作的直流源與一電位器串聯(lián),通過調劑電位器從而達到所需的電流；

6、i=u/r、 當 i=4ma 時 , r=u/i=12v/4ma=3000 ; 當 i=20 ma 時 , r=12v/20ma=600 .所以只要調劑電位器的阻值在600 3000 之間就可以達到電流4ma20ma ；挑選電位器r7 為 10k 的電位器, r1=500 可由二只1k 電阻并聯(lián)實現； 這樣輸入電流4ma對應電壓2v ,輸入電流20ma 對應電壓10v ；a 1 設計增益為1,對應輸出電壓為-2v-10v .二其次級的運算：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載由于第一級電壓變化范疇為-2- （ -10） =8v.而最終輸出應為-10v+10v ,變化范疇10v-10v

7、=20v ,故 a 2 級增益為20v/8v=2.5倍,又輸入電流為12ma 時,a 1 輸出電壓為 -12ma× 0.5ma=-6v. 此時要求 a 2 輸出為 0v ；故在 a 2反相輸入端加入一個+6v 的直流電壓, 使 a2 輸出為 0；a 2 運放采納反相加法器,增益為 2.5倍；取 r3=10k、r4=10k、r6=25k可以用 100k 的電位器進行調劑,所以挑選100k 的電位器 反相加法器引入電壓為6v ,可以用一電位器與12v 的電源串聯(lián)分壓,從而達到所需的6v. r5=r 6/r3 /r4=10k（二）橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路設計（±

8、12v）；直流源四個組成部分分析：1.電源變壓器；其電路圖如下：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載由于要產生± 12v的電壓,所以在挑選變壓器時變壓后副邊電壓u2 應大于 24v,由現有的器材可選變壓后副邊電壓u2 為 15v 的變壓器；2.整流電路；其電路圖如下：橋式整流電路奇妙地利用了二極管的單向導電性,將四個二極管分為兩組, 依據變壓器副邊電壓的極性分別導通,將變壓器副邊電壓的正極性端與負載電阻的上 端相連,負極性端與負載電阻的下端相連,使負載上始終可以得到一個單方向的 脈動電壓； 3.濾波電路；其電路圖如下：濾波電容容量較大,一般采納電解電容器；電容濾波電路利用電

9、容的充放電作用,使輸出電壓趨于平滑；濾波電路輸出電壓波形如下：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載4.穩(wěn)壓電路；我們知道,三端式穩(wěn)壓器由啟動電路.基準電壓電路.取樣比較放大電路.調整電路和愛護電路等部分組成； 調成管打算輸出電壓值； 由于本課程設計要求±12v的輸出電壓,所以我們選用7812 和 7912 的三端穩(wěn)壓管5電流轉換電壓原理及相關參數運算：（ 1）圖中 a1 運放采納差動輸入,其轉換電壓用電阻r1 兩端接電流環(huán)兩端,阻 值用 500 歐姆；可有兩只1k 電阻并聯(lián)實現,這樣輸入電流4ma對應電壓為2v；輸入電流 20ma對應電壓 10v；（ 2）a1 設計增益為1

10、,對應輸出電壓為 -2v-10v. 故要求電阻r2、r3、r4 和 r5+rw精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載阻值相等；選r2=r3=r4=10k選、r5=9.1k、rw1=2k、rw用1于調整電阻元件不對稱精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載造成的誤差,使輸出電壓對應在-2v-10v、 變化范疇 8v.（ 3）而最終電壓輸出應為 -10v10v.變化范疇為 20 v ；故要求 a2 級增益為 2.5 倍；又輸出電流為 12 ma時 a1 輸出電壓為 -6v,此時要求 a2 輸出為 0v,故在 a2 反相輸入端加入一個 +6v的直流電壓,使 a2 輸出為 0；（4）a2

11、運放采用反向加法器,增益為2.5倍,取r6=r7=10k、r9=22k、rw2=5k、r8=r6r7r9=4k.取標稱值 r8=3.9k；（ 5）反相加法器引入電壓6v、 通過穩(wěn)壓管經電阻分壓取得,穩(wěn)壓管可選電壓管介于 68v間的系列,取6.2v.（ 6）工作電流定在5ma左右；電位器電流掌握在12 mairw3=6.2/2=3.1、r10=12v-v2 /i2+irw3=0.71k. 取標稱值 r10=680歐姆,式中 12v為電路工作電壓；（ 7） rw2用于設置轉變增益或變換得斜率（4 毫安對應 -10v、20 毫安對應 +20v）調整 rw2使變換電路輸出轉變滿意設計要求；四.總原理總

12、原理圖（一）電流電壓轉換電路精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載r51312r8r910精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載9.1k| .r72k|.50% 1410k| .22k|.r145k| .50%精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載4r3i1500| .r110k|.4u1a1213key=ar104u2b6key=a精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載12ma32r210k|.8r410k|.0rc4558y6 10k| .8r11758r127rc4558p0xsc1精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載r13 680|.10k|

13、. key=a500%3.9k| .011ab+_+_ext trig+_精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載（ 2）橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊±12v直流電源精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載2元件清單元件序號型號主要參數數量備注（單價:元）r1,r21k30.1r2、r3、r4、r6、r710k50.1r10680 歐姆10.1r922k10.1r83.9k10.1rw1、rw32k電位器20.8rw25k電位器10.8rw41k電位器20.8rw110k電位器10.8c1、c23300 uf20.5c3、c40.47 uf20.3穩(wěn)壓管6.2v10.6c5

14、、c61 uf20.2c7、c8220 uf20.2d1 d2 d3 d4 d5in400760.2d7 d820.2變壓器u2=±15v1三端穩(wěn)壓管w7812 w7912uo=±12v21.5五.安裝與調試精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載 一 安裝依據已設計出的電路圖,合理地在電路板上布局,拉線；在安裝的過程中留意以下幾點：1.大電解電容的正負極不能接反；2.ua741的各管腳不能接錯；3.三端穩(wěn)壓管三個端的作用肯定要分清；4.焊時拉線要直,焊點應勻稱；（ 二 ） 調 試 .直流源動態(tài)調試將變壓器插頭插至220v溝通電后, 開頭測變壓器的副邊電壓u2 及濾波

15、輸出電壓 u1.u2仍有穩(wěn)壓管輸入電壓ui1 和 ui2 ,最終測試uo1和 uo2；這幾個步驟應按次序進行,如其中某一個步驟顯現問題,應準時停下進程,切斷電源,查找 和想法排解故障；.電流電壓轉換電路動態(tài)調試1.先用仿真軟件將原理圖仿真,觀看其為否符合理論結果；仿真結果如下：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載可知原理圖符合試驗要求,達到預期結果六.性能測試與分析 一 直流源性能測試與分析.直流源性能測試在調試勝利后, 我們開頭測試直流源各組成部分的輸入及輸出電壓；具體過程如下：a.用萬用表溝通檔測試副邊電壓u2,結果： u2+=14.9 v,u2-=-15v;b.用萬用表直流檔測

16、試濾波輸出電壓,結果：uo+=17.8v,uo-=-17.9v;c.用萬用表直流檔測試穩(wěn)壓管輸入電壓,結果：uo+=17.8v, uo-=-17.9v ；d.用萬用表直流檔測試穩(wěn)壓管輸出電壓,結果：uo+=11.8v, uo-=-11.9v ；.直流源數據處理及誤差分析：1.數據處理：理論值：變壓器的副邊電壓：u2+=+15vu2-=-15v ；濾波輸出電壓：uo+=+18vuo-=-18v； 穩(wěn)壓輸入電壓：uo+=+18vuo-=-18v；穩(wěn)壓后輸出電壓：uo+=+12vuo-=-12v；變壓器副邊：1=|14.9-15|/15×100%=0.667% 濾波輸出（穩(wěn)壓輸入） ： 2

17、|17.8-18|/18×100%=1.11% 3|-17.9+18|/18×100%=0.56%穩(wěn)壓電壓：4=|11.8-12|/12×100%=1.58% 5=|-11.9+12|/12×100%=0.56%2.誤差分析： a.焊接技術不夠成熟,導致電路板沒達到抱負結果；b.試驗儀器不夠精確；c.電子元件制作不精良；d.試驗者讀數時不認真引入試驗誤差；（二）電流電壓轉換電路性能測試與分析；i.電流電壓轉換電路性能測試1. 數據處理輸入電流 ma第一級輸出電壓理論值（ v）第一級輸出電壓實際值 v其次級輸出電壓理論值 v其次級輸出電壓實際值 v4-2-

18、2.04-10-9.95-2.5-2.62-8.75-8.656-3-2.95-7.5-7.357-3.5-3.4-6.25-6.28-4-3.9-5-6.5精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載9-4.5-4.44-2.25-2.1810-5-4.96-1-1.112-6-5.8800.0515-7.5-7.43.754.920-10-9.87109.8當 i=4 ma 時 , e0=|-9.9-（ -10 ）|/10 ×100%=1%當 i=5 ma 時,e0= -8.75+8.65/ 8.75=當 i=6ma時,e0= -7.5+7.35/7.5=當 i=7ma時,e0

19、=-6.25+6.2/6.25=1.14%當 i=8ma 時,e0= -5+6.5 / 5=30%當 i=9 ma 時,e0= -2.25+2.18/ 2.25=3.11%當 i=10 ma 時, e0=-1+1.1 / 1=10%當 i=12 ma 時 , e0 |-0.05-0|/0×100%=0 當 i=15ma時, e0=4.9-3.75/3.75=33.3% 當 i=20 ma 時 , e0 |9.8-10|/10×100%=2%2誤差分析a.直流電源供應的不為標準的對稱的正負12v 的電壓b.焊接技術不夠成熟,導致電路板沒達到抱負結果；c.試驗儀器不夠精確、 集

20、成運放不為抱負的；d.電子元件制作不精良；e.試驗者讀數時不認真引入試驗誤差七.結論與心得很早就開頭預備了, 作品出來后替自己感到自豪；俗語說：態(tài)度打算一切,真的很對, 究竟一份耕耘一份收成；那幾天幾乎泡在閱覽室了,早早的跑去占座位,關于電子設計方面的書仍真不少,發(fā)覺不同版本的設計各有千秋；我印象比較深的為：張友漢的電子線路設計應用手冊版本中的設計采納對稱式接線,但變壓器屬于一對二類型, 我覺得不管從變壓器來源和價格以及電路焊接便利來講都會比較麻煩,再者它采納的為兩個7812,未用到 7912,不能很好的反映出78 系列與 79 系列的管腳 、接法以及相對應電壓特性； 借鑒該原理圖在此基礎上稍

21、做了修改,將掌握 -12 伏電壓值的穩(wěn)壓管換成7912,其實我挺有把握的,離測試時間仍挺長,相應的電流電壓轉換方面的資料也查閱到了；這件事就隔了幾天,我就為那種事先做好預備但又不到緊要關頭不緊急的那種；呵呵.為不為有點沖突呢？過了幾天,班上都開頭焦急了,究竟這為入高校以來第一次作品, 大家都追求完善, 我覺得在這種班風下學習挺好的；原理圖下來了, 我對找了一下,與我之前自認為勝券在握的原理圖差別挺大,比如說：在整流濾波的后階段,用到的為 2200 微法電容,穩(wěn)壓電路部分未用到220 微法電容,仍有負載,起確保電路電流經過電路的發(fā)光二極管；看來問題仍挺大的, 但心里仍為挺欣慰, 找出問題準時修改

22、；好戲仍在后頭,在宿舍這個小家庭,有歡樂也有競爭；聽好玩的,我們都抓緊把電路板給焊出來,其中涉及二極管pn 接判定啦,正向導通反向截止就不說了； 7812 管腳 1 進 2 出 3 接地,7912 管腳 2 進 3 出 1 接地；在認真布局認真焊接下作品出來了,到試驗室測試數據大體接近,誤差很小, 我又對我的焊接技術給與確定； 星期三晚上測試挺緊急的, 有點擔憂結果為數據仍行,反倒由于萬用表短接冒火花給嚇著了；流程很順當；精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載其實更值得興奮的為電流電壓轉換的設計,第一個方案設計只采納了一個運放 rc4558,看似簡潔,沒想到市場上很難買到,仍有is21

23、90 溫度補償性二極管；我那幾天心急如焚,最終請教幾個學長；直接用ua741 代替也行哦；電路板為給焊出來了, 我始終在想那個問題,用什么供應電流源； 用電壓源串聯(lián)電阻實現,為個方法；結果給燒壞了電阻,老師直接批判這種方法不好；有兩點： 誤差較大；不能直觀讀出電流；老師到給了一個妙招；用vccs 電路供應電流源；結果弄了挺久,為什么,最大也只能供應15 毫安電流；待試驗室不停的疑問,接錯線了？ no、原先老的目的仍為那個：得好好考考你們,最終我仍為想 出來了；在運放輸入端并聯(lián)1 k的電位器；結果可變電流可達30 毫安之多,勝利了；真為一波三折；設計如愿的完成了,總結這個過程,重要的一點為：做任

24、何事情都要有預備,其 次為堅持堅持再堅持,不斷完善,追求完善；我估量7879 系列會深深烙在腦海中,仍有vccs 電路板；所以一分耕耘一分收成,機會垂青有預備的人；由此試驗可知,集成運放引入電壓并聯(lián)負反饋可以實現電流到電壓的轉換；這個試驗達到了設計要求,即1. 將 4ma20ma的電流信號轉換成±10v 的電壓信號,以便送入運算機進行處理；這種轉換電路以4ma為滿量程的0對應 10v,12ma為 50對應 0v, 20ma為 100對應 10v；2用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計電路所需的正負直流電源（± 12v）總之此次課程設計對我而言意義特殊,它讓我找回了對此課程的

25、愛好,加深 了我對理論學問的懂得, 強化我的動手才能； 最終感謝曾老師在這個過程中對我們的幫忙及耐心指導！八.參考文獻1.張友漢電子線路設計應用手冊2童詩白.華成英模擬電子技術基礎第四版3彭介華電子技術課程設計指導4王港元電工電子實踐指導5高吉利全國高校生電子設計競賽培訓系列教程6電子線路設計.試驗.測試（其次版） ,謝自美主編,華中理工高校出版社（2000）7電子技術課程設計指導,彭介華主編,高等訓練出版社（2000）8555 集成電路有用大全 ,郝鴻安等主編,上海科學普及出版社9電子技術基礎試驗討論與設計,陳兆仁主編,電子工業(yè)出版社（2000）10畢滿清主編,電子技術試驗與課程設計,機械工業(yè)出版社；1