电压有效值测量电路设计

电压有效值测量电路设计一、实验目的：要求采用通用运放LM324和建波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量。二、技术指标：1、输入信号电压范围：0～100mV。2、上限频率：5KHz。3、电压显示：万用表直流档。4、电源电压：±12V范围内可任选。三三、设计要求1、熟悉电路的工作原理。2、根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。3、画出电路原理图。（元器件标准化，电路图规范化）。4、计算机仿真。四、实验要求：1、根据技术指标确定测试项目、测试方法和步骤。2、确定实验所用仪器。3、作出记录数据的表格。4、完成实验。五、实验仪器：1、信号发生器2、示波器3、万用表4、电压表5、电压源6、LM324芯片、面包板、电阻、电容、二极管、导线等六、实验原理：1、半波整流电路下图为精密半波整流电路，它属于反相型运放电路。当输入电压为正极性时，运放输出为负极性时，运放输出Uo1为负极性，二极管D2导通、D1截止，输出电压UO为零。当输入电压UI为负极性时，Uo1为正极性，此时D1导通、D2截止，电路处于反相比例运算状态，输出电压UO=-UIRf/Ri半波整流电路波形图2、电容滤波电路交流电经过整流后得到的是脉动直流，滤波电路可以大大降低这种交流波纹成分，让整流后的波形变得比较平滑。电容滤波电路滤波后波形图仿真实验原理电路图仿真直流电压表示数七、计算元器件参数：通过整流滤波电路得到电压的峰峰值等于2倍电压有效值，通过放大器计算公式：UO=-UIRf/Ri可知，Rf/Ri应取2/2,在仿真中Rf取为1.414kΩ，Ri取2kΩ。八、实验步骤：1、在面包板上按电路图将电路连接起来，由于缺少合适的元器件，所以Rf在实际中用用一滑动变阻器调节出1.414kΩ电阻代替。2、将电压表直接与信号发生器连接，万用表直流档接输出电压，调节信号发生器不同频率和电压值观察万用表示数是否与电压表示数对应，记录数据。3、放大器接电源时11号管脚接负极，4管脚接电压源正极，3管脚接地，1管脚接输出，2管脚接输入。LM324芯片管脚图九、实际测量数据表格：当信号发生器频率为500Hz时，交流电压表示数(mV)102030405060708090100万用表直流档示数(mV)10.219.930.140.449.659.369.278.988.698.3当信号发生器频率为1000Hz时，交流电压表示数(mV)102003405060708090100万用表直流档示数(mV)9.819.729.939.348.958.969.378.689.398.7当信号发生器频率为5000Hz时，交流电压表示数(mV)102030405060708090100万用表直流档示数(mV)8.918.529.238.448.959.067.978.388.197.7十、误差分析：由于不能得准确的电阻，Rf阻值与仿真值不同导致测量值与实际值不是很一致，元器件自身误差与外部环境的影响也造成实验结果有误差。滤波电路不能使波形完全平滑，导致示数不准确。十一、注意事项：插面包板时注意正负极，元器件和导线的并联与串联，地线从电压源引出正确接入电路。电压有效值测量电路设计实验报告