电流电压转换电路的设计

东北石油大学课程设计2012年7月1日课程电子技术课程设计题目电流电压转换电路的设计院系电气信息工程学院专业班级学生姓名学生学号指导教师东北石油大学课程设计任务书课程电子技术课程设计题目电流电压转换电路专业自动化姓名学号主要内容：1.将4mA～20mA的电流信号转换成±10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0％对应－10V，12mA为50％对应0V，20mA为100％对应＋10V。2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。主要参考资料：[1]陈兆仁.电子技术基础实验研究与设计[M].北京：电子工业出版社，2000[2]杨振江.新颖实用电子设计与制作[M].西安电子科大出版社，2000[3]杜龙林.用万用表检测电子元器件[M].辽宁科学技术出版社，2001[4]电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书[M].北京：科学出版社，1988[5]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社，2006[6]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，1997[7]李哲英等.实用电子电路设计[M].北京：电子工业出版社，1997完成期限2012.6.25-2012.7.1指导教师专业负责人2012年6月24日目录1任务和要求..........................................................................................................................12总体方案设计与选择..........................................................................................................12.1分析任务和要求..........................................................................................................12.2方案一设计及分析......................................................................................................12.3方案二设计及分析......................................................................................................12.4电流提供部分的方案...................................................................................................23单元电路设计及参数计算..................................................................................................33.1直流源四个组成部分分析..........................................................................................33.2第一级电流的计算......................................................................................................33.3第二级电流的计算......................................................................................................44总原理图..............................................................................................................................45安装和调试..........................................................................................................................45.1安装...............................................................................................................................55.2调试...............................................................................................................................56性能测试与分析...................................................................................................................56.1直流源性能测试与分析...............................................................................................66.2电流电压转换电路性能测试与分析...........................................................................67设计总结..............................................................................................................................7参考文献....................................................................................................................................8电子技术课程设计（报告）11任务和要求1.将4mA～20mA的电流信号转换成±10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0％对应－10V，12mA为50％对应0V，20mA为100％对应＋10V。2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。2总体方案设计与选择2.1分析任务和要求题目要求之一：要求将4mA~20mA的电流信号转换成为±10V的电压信号，可以在集成运放引入电压并联负反馈，从而达到电流-电压转换。题目要求之二：要求用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的±12V直流电源。我们知道直流电源可由四部分构成，变压器，桥式整流电路，电容滤波电路及集成稳压电路构成。通过对各元器件参数的计算及电路的组合分析可初步定制出原理图。2.2方案一设计及分析（一）设计一个第一级增益为1的差动输入电路，第二级增益为2.5的电路。其原理图为：V112VR1500ΩR420kΩKey=A52%R610kΩR710kΩU1UA741CD3247651R210kΩKey=A70%R310kΩVCC12VVDD-12VXMM1R510kΩR910kΩR10750ΩR1110kΩKey=A50%R125kΩKey=A23%R134kΩU2UA741CD3247651D16.2VXMM3VDD-12VVCC12VXMM2R820kΩ（二）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V）。分四个部分，分别为：电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路。我们分别设计出其四个部分的电路图，再经过组合得到其总原理图为：图1原理图电子技术课程设计（报告）2方案一总结：优点：精确，操作方便。缺点：一些2K电位器不易买到但可以用5K代替。2.3方案二设计及分析（一）设计一个第一级增益为1的电压并联负反馈，第二级增益为2.5的电路。V112VR110kΩKey=A70%U1UA741CD3247651U2UA741CD3247651R21kΩKey=A50%R310kΩR450kΩKey=A50%R710kΩR81kΩXMM1XMM2XMM3VDD-12VVDD-12VR510kΩR610kΩKey=A65%V212V（二）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V）同方案一方案二总结：优点：电路虽较简单，缺点：器材不容易买到，像运放OP4558,温度补偿性二极管，很容易操作。通过对2个方案的比较分析，我们选出了最优的方案——方案一。2.4电流提供部分的方案用VCCS受控源提供电流。如下图：图2总原理图图3电路图电子技术课程设计（报告）3R11k¦¸Key=A50%R21k¦¸R31k¦¸Key=A50%I11AU1OPAMP_5T_VIRTUAL132VCC-12VVCCVCC3单元电路设计及参数计算3.1直流源四个组成部分分析（一）电源变压器。由于要产生±12V的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V，现有的器材可选变压后副边电压u2为15V的变压器。（二）整流电路。桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。（三）滤波电路。滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。（四）稳压电路。三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。调成管决定输出电压值。由于本课程设计要求±12V的输出电压，所以我们选用7812和7912的三端稳压管3.2第一级电路的计算由于设计要求是要把20mA~4mA的电流转换成电压，所以要提供电流源。可以用制作的12V直流源与一电位器串联，通过调节电位器从而达到所需的电流，运放采用差动输入。U/RI,当4mAI时，3K12V/4mAU/IR;当20mAI时，图4VCCS受控源电子技术课程设计（报告）40.6K12V/20mAR.所以只要调节电位器的阻值在K~0.6K之间就可以达到电流20mA~4mA。选择电位器2R为10K的电位器，5K.0R1可由2只1K电阻并联实现。这样输入电流4mA对应电压2V，输入电流20mA对应电压10V。1A设计增益为1，对应输出电压为-10V~2V-.故要求电阻764RRR阻值相等，取10KRRR476。3.3第二级电路的计算因为第一级电压变化范围为8V10--2-）（.而最终输出应为10V~10V-，变化范围20V(-10V)-10V，故2A级增益为2.520V/8V倍，又输入电流为12mA时，1A输出电压为-6V0.5mA*12mA-.此时要求2A输出为0V。故在2A反相输入端加入一个6V的直流电压，使2A输出为0。2A运放采用反相加法器，增益为2.5倍。取25KRR10K,R10K,R11859(以用10K的电位器进行调节，所以选择10K的电位器)，750R4K,R//R//RRR101189513。反相加法器引入电压为