1、（華東CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM卜樣總結報告專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化實習日期：2013年7月22日-7 月26日2013年7月26日、設計要求及目的:、所用元件:二、設計思路:1電源部分電路2、電流-電壓轉化電路3、電壓抬升電路:4、二階濾波電路5、方波轉換電路四、課程設計中出現的問題及解決方案五、設計總結目錄7、設計要求及目的:1、設計目標：設計一個電壓采樣電路，對220V交流信號進行采樣，并利用運放對其進行處理，使其成為數模轉換器（A/D）能夠處理的信號。2、基本要求：根據元件列表設計采樣電路及其工作電源回路，將220V交流輸入信號變?yōu)?-3V信號，并

2、對其進行二階有源濾波，濾除高頻干擾信號，濾波 后的信號平滑無畸變。3、擴展：設計電路，將交流信號變?yōu)榉讲ǎ^零點處干凈無毛刺信號。4、設計目的:1 ）加強自主性學習、研究性學習，加強團隊合作，提高創(chuàng)新意識;2 ）通過該設計學會并掌握常用電子元器件的選擇和使用方法;3 ）結合所學的電子電路的理論知識完成電壓采樣課程設計。、所用元件:變壓器1個、1N4007單向二極管 5個、470uF電解電容 4個芯片7815和7915、緊密電流型電壓互感器LM324芯片10K電位器 1個、201 pF電容 2個電阻：110K Q 1個、10K Q 5個、1 Q 1 個、1K Q 2個、470 Q 1 個、200

3、 Q 1 個電壓采樣電路基礎模塊的設計思路首先是220V交流電源經過電流型電壓互感器使強電轉換為弱電，再通過電流/電壓變換電路使其輸出電壓為-1.5v+1.5v，接著通過一個反相加法運算電路使其輸出電壓抬升為03v，最后經過一個二階有源低通濾波電路對其進行濾波， 濾除高頻干擾信號，濾波后的信 號平滑無畸變，最后用一遲滯比較器將正弦波變成方波信號。總電路圖為:1、電源部分電路電路圖為:分析：通過電路圖中三個萬用表的示數可知， 變壓器輸出交流電的有效值為15.078V，輸出的直流電壓為+15.517V和-15.633V，符合要求。此電壓用于給給芯片LM32提供直流電源，以及提升電壓用。1 ）電源變

4、壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的 交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。2 ）整流電路：利用4個單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的 直流電。3 ）濾波電路：由于經過整流的直流脈沖電壓還含有較大的紋波，因此需要設計濾波電路將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除， 從而得到比較 平滑的直流電壓，用兩個 470uF 的電解電容。4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網電壓、負載的變化而變化，用 7815和 7915芯片。2、電流 - 電壓轉化電路思路：220V （有效值）交流電源經過110K歐姆的電阻后電

5、流變?yōu)?2mA（有效值）,經過2mA/2mA勺精密電流型的電壓互感器后電流仍未 2mA根據運放的虛 短虛斷的原理可知，運放輸出的電壓峰峰值為 -1.5V到+1.5V。計算過程為：1.8mA*580Q * V2=1.47V（由于給的功率電阻是121K的，所以電流為1.8mA）電路圖為：輸出波形圖為：73n e *T2TI時叵)0.000 S 0 麗a呂0-000 3i甬逋丄 -很 qrw fv 藍.96 fV -OM *誦謂_E滿詣AiSiee比刑 10北劇1 V/Div比刮 5V/Drv0r忖春Q0IljTjTMHE；AA/tI|AC G joc 應IO屈口I 鹵右1張荷II ” T麗幵邊:&

6、 國國m B丨嚇卻 申.平 nV址型 匡返錘暨|國3、電壓抬升電路:思路：利用反向加法器的原理將正負1.5V的電壓提升到0-3V,所用提升電壓 為直流電源提供的-15.633V電壓，通過參數選擇可以實現此模塊。電路圖為:計算公式為：U02二U01*1KQ /1K Q +(-15)*1K Q /10K Q ,U02 為0-3V的正弦波。其中470歐姆的電阻是平衡電阻，其計算過程為1K/1K/10K ,三個電阻并聯的阻 值。輸出波形為:云底的If SCI1 00 T2迢T3TJ時砂IbUfsil IO 4avKfcS a日I間0.000 =0.0000.000 =1.554 V1,謝MO.WO i

7、rE iQ 5 D.ooa V D.KOi V D.OOO V匚1 Tliqj-謹掃4ttf5| 1 VZ3IV0疋叵畫迓白H比阿 1 Vt vrtjs o-Acimjccipi*4衣血沿 EJODdll If fn?煢平 0V經測試后在示波器上得到的波形與仿真波形相似，但稍有毛刺。4、二階濾波電路思路：禾用所學的二階低通濾波電路可以設計出符合要求的濾波電路電路圖為:根據其要求對0-3V電壓進行二階有源濾波，濾除高頻干擾信號，濾波后的 信號平滑無畸變。根據二階低通有源濾波的公式得:fo=1/(2*3.14*R*C),我們選擇電阻值為1MQ,電容值為201 pF,故6 12fo=1/( 2*3.

8、14*1*10 *201*10- )=792.2Hz，近似為 800Hz,符合要求。由“虛短”和“虛斷”的特點可得方程:U+=U=Ub3*R8/(R7+R8)=U03/(1+R8/R7)=U03/Aup，應使 L+=U-=Ub3得Aup =1,則取R7=2血，R8=1Q，目的是使濾波的低通增益為 1,不會改變之前03v電壓的波形。經濾波后的U33的波形為0-3V正弦波。輸出波形圖為:i JV丄調退比例 1 5中 丫悴石 0 區(qū)3Q 二八J.554VflflCC flD.OOavAF匕例一 1皆3 .fvH?口應faI-1 EX,柳日址汁E屯；E 3創(chuàng)耳 向護 0V母型|正 I柿-；1自匡Zri

9、TinjiiltdjI比劇W m/Pi宇而1機真”冋習麗1甌丙匡從示波器上測試的結果稍微有點相位差， 兩個波形并不是完全的重合，但是 誤差不大，分析原因為電阻有一定的誤差。5、方波轉換電路思路：利用遲滯比較器，不用過零比較器的原因是，過零比較器是輸入信號 與零點相比較，但正弦波的零點會有抖動，所以方波會出現脈沖，用遲滯比較器 可以將零點越過去。然后后面加一單向導通的二極管，只留下方波的上半部分。電路圖為:汛I分析過程為:Ri1之前接的是第一個運放的輸出U01即峰值1.5V的正弦波，設計要求中，需要將輸出波形的毛刺去除，所以所用電路為遲滯比較器。為運放的正輸入端電壓近 似為0，有公式得:S=Ub

10、4*Ri4/(R1 4+R1),則應使 R14遠小于 R11。經多次的仿真調試，我們選擇 R14=15(n ,R11=10KQ.波形圖為:示謂*UiirtI*+1 口 i5 T?T1nr砒 ttisjg砂hs?jS 0eCi.DM TlfliemoK TIBQ.OOOt3452 V3 i52OHMV色直AI；綱J 3T 位 3TI ll.dM rIyI 時 “5連逆B甜變_ im】佇他弄 0TBZ ZLTffi 00、11醫(yī) 回畫 ?妞fWI諒堆亦匡1違迫3, J2.1S2 7 aooc艸IIai_e2.660 IWZ.SD iWo.oQoyTATI比刮 10 ms/lav遙適R比例 1 Wi

11、yHO，讓r曇除如S匡|芮習2卜部 電平飛廠所焊的電路在示波器上檢測的波形雖有一定的相位差，但總體上符合要求，分析 產生相移的原因為，用的是遲滯比較器，不可能嚴格過零點只能盡量去接近零點。四、課程設計中出現的問題及解決方案1、設計電路首先在電腦上用軟件仿真，以此來選取參數，不同的仿真軟件可能有不同的結果，運放也會出現問題，不過通過不斷的更改參數，不斷的理論計 算在仿真，最終出現了各部分波形圖。2、這次所用的芯片是 LM324是四個運放集合在一個芯片上，所以布局很重要，通過組內討論，將繞線最少，電路最簡單為目的。3、剛開始輸出的方波和正弦波有一定的相位差，分析其原因是電阻參數選取的不合適，運放是用作電壓比較器用，所以輸入端電壓越接近零越好。 通過改變 參數，最終在老師那檢測的結果基本符合要求。1、通過近幾天的實習，我們學習了采樣電路設計的相關知識，遇到問題互相討論最終解決;2、實踐出真知，無論課本上講的內容如何，只有通過實踐才能獲得真正的真理，所以在以后的學習生活中要理論聯系實際，多動手動腦；3、團隊的力量大于個人，我們三人分工明確并將遇到的各種問題討論后解決，所以只有團隊合作，才能把事情做好;4、這次實習