峰值检波器

课程设计报告课程电子测量与虚拟仪器课程设计题目峰值检波器的设计系别年级08专业电子科学与技术班级学号学生姓名指导教师职称讲师设计时间2011-04-04~2011-04-09常熟理工学院课程设计报告1前言电子测量与虚拟仪器课程设计是电子科学与技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。峰值检波器功能实现要求在已学习的基础上，通过硬件的连接设计和软件的模拟、仿真设计实现峰值检波的功能，这项设计对检验我们的学习成绩、提高我们的动手能力、锻炼独立思考等方面有重要的意义。自20世纪90年代以来，作为测试技术与计算机技术完美结合的产物——虚拟仪器得到了迅猛发展，使得测量仪器和测量技术产生了深刻的变化。虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程的方法，代表了测量仪器与自动测试系统未来的发展方向。虚拟仪器可广泛应用于电子测量、振动分析、声学分析、故障诊断、航天航空、军事工程、电力工程、机械工程、铁路交通、地质勘探、生物医疗、教学及科研等诸多方面。无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。《电子测量技术基础》正是掌握测量技术与虚拟仪器的入门课程，它偏重于实际应用的课程，要求我们在学好理论知识的基础上，培养一定的实践动手操作能力，将所学的理论知识和实践有机结合。电子测量与虚拟仪器课程设计是对《电子测量技术基础》课程理论知识教学和实验教学的综合和总结。通过该课程设计，使我们对微型计算机系统的基本结构和硬/软件的工作原理有一个整体的认识，将所学的理论知识和实践有机结合，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实践问题的能力，锻炼和提高同学们的实践动手能力。与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。常熟理工学院课程设计报告2LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。虚拟仪器（virtualinstrument）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。上面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前LabVIEW的最新版本为LabVIEW2009，LabVIEW2009为多线程功能添加了更多特性，这种特性在1998年的版本5中被初次引入。使用LabVIEW软件，用户可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEWReal-Time工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI常熟理工学院课程设计报告3标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的VXI机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。常熟理工学院课程设计报告4目录前言..........................................................................................................................................................1第一章课程设计题目及要求................................................................................................................51.1课程设计题目.....................................................................................................................51.2课程设计的目的的意义.....................................................................................................51.3课题要求.............................................................................................................................5第二章设计原理....................................................................................................................................62.1电路设计原理.....................................................................................................................6第三章电路测量....................................................................................................................................73.1测定同电压不同频率下的峰值输出（电压5V）...........................................................73.2测定不同电压下的峰值输出.............................................................................................83.3电路误差分析.....................................................................................................................93.3.1理论误差.................................................................................................................93.3.2频率误差.................................................................................................................9第四章电路检测..................................................................................................................................104.1实际电路连接...................................................................................................................104.2检测电路..........................................................................................................................10第五章总结与体会..............................................................................................................................13第六章参考文献..................................................................................................................................14附录........................................................................................................................................................15常熟理工学院课程设计报告5第一章课程设计题目及要求1.1课程设计题目设计峰值检波电路1.2课程设计的目的的意义通过课程设计培养同学们的系统设计能力，使同学们达到以下能力训练：（1）调查研究、分析问题的能力（2）查阅中外文献的能力（3）制定设计方案的能力（4）计算机应用能力、软件模拟、仿真和计算机绘图能力（5）进一步掌握Labview等相关软件的使用、了解一些常用测量工具的使用方法、学会设计电路中的一些设计理念（6）语言表达能力1.3课题要求设计一个峰值检波电路，可以检测脉冲电压或者其他波形的峰值。（1）要求检波的频率尽量高，基本要求200K，扩展要求1M（2）使用有源电路（3）峰值采样和显示使用AD和MCU或者Labview常熟理工学院课程设计报告6第二章设计原理2.1电路设计原理根据题目要求，设计一个峰值检波器。首先确定基本的