模拟电子技术课程设计

《模拟电子技术课程设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、模拟电子技术课程设计报告书信息工程学院自动化系班姓名学号设计题目：模拟电子技术课程设计指导书（2007版）95页题目23铂电阻测温元件测温性能指标：若铂测温电阻元件作为电桥的一个桥臂，当测温范围为0～200℃时，需要放大电路输出0～5V电压，试设计该放大电路。该测温电桥采用1mA的电流源供电。一、电路结构及原理说明Vout=5V本铂电阻测温电路由四部分组成：基准电压源电路、恒流源电路、测温桥及放大电路。电路的框图如下：V=5VVs恒流源基准电压源VoutΔV放大器Iout=-1mA测温桥1.基准电压源：为恒流源提供一定精度要求的5V基准电压，采用3.3V稳压管与同相比例运算电路结合实

2、现。2.恒流源电路：用于产生-1mA的恒定电流，为测温桥供电。3.测温桥及放大电路：铂电阻在0～200℃时的阻值发生变化，测温桥用于将阻值的变化转化为电压的变化（即ΔV）；放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化（ΔV）放大，使其满足性能要求。放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差动放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。IR3IR5IR4二、参数计算及元件选择图一1.基准电压源的计算电路如图一所示，输出电压Vout=5V，稳压管选择Uz=3.3V的1N5913B，取稳定电流约为1～2mA，选取Vs=12V。根据同相比例电路

3、，有：Vout=（1+R2/R1）VzVz=3.3V，故有R2/R1=0.515，选取R1=33kΩ，得R2=17kΩ令R4=1.0kΩ，则IR4=（Vout-Vz）/R4=1.7mA设IR3=ID=0.2mA，则IR5=0.4mA，且R3/(R5+R4)Vs＞VD+Vz=0.7+3.3=4V选择R5=R3=20kΩ，满足稳压管工作的条件。Iout1.恒流源的计算图二电路如图二所示，经分析可知，Iout=-(R3+R4)V1/R1/R5，由于基准电压源Vout=5V，故选取R1=R2=10kΩ，R3=R4=20kΩ，得Iout=-1mA。+ΔV_I=1mA2.测温电桥的计算如图三可知

4、，ΔV=图三选R1=R2=100kΩ，依据Pt100=0.1(1+at-bt2-ct3(t-100))（kΩ）其中a=3.90802e-3，b=5.80195e-7，c=0，t为摄氏温度得出t=0℃时，Pt100=0.100kΩt=100℃时，Pt100=0.13851kΩt=200℃时，Pt100=0.17584kΩ当t=0℃时，令Rw=0.100kΩ，使得ΔV=0V；t=200℃时，计算得ΔV=-0.037868V3.放大电路的计算+ΔV_Vout图四电路如图四所示，由于性能要求t=200℃时，Vout=5V，又ΔV=-0.037868V，故放大电路的电压放大倍数为：Au=Vou

5、t/ΔV=-132.04选取第一级差动放大器的电压放大倍数为Au1=33，令R1=R2=10kΩ，得R3=R4=330kΩ故第二级放大器的电压放大倍数为Au2=Au/Au1=4.02，令R5=10kΩ，得R7=40.2kΩ，平衡电阻R6=R5∥R7=8kΩ。1.由于OP07芯片的温度漂移较小，性能较好，故集成运放选用OP07。四、电路仿真1.基准电压源的单独仿真：由理论计算可知，R2=17kΩ，但仿真时放大倍数达不到要求，仅能输出4.56V，需要增大R2来增大输出电压，经过反复调试，最终选择R2=21.6kΩ，此时输出电压Vout=5.002V，误差为E=(Vout-V)/V×100

6、%=0.002/5×100%=0.04%，精确度较高。1.恒流源的单独仿真：当单独仿真恒流源时，输出电流Iout满足性能要求。2.放大电路的单独仿真：当放大电路接t=200℃，ΔV=-0.037868V时，由理论计算，R6=40.2kΩ时，Vout=5.022V，精度稍有不足，经过调试，选择R6=40.0kΩ，此时Vout=4.997V，误差E=(V-Vout)/V×100%=0.003/5×100%=0.06%，精度较高。3.整体电路仿真：如图，仿真时，对R3的阻值进行调整，使恒流源输出电流尽可能接近-1mA，最终确定R3=22.7kΩ，此时I=-1.002mA；对Rw进行调整，使

7、Pt100=100Ω时，Vout尽量输出为零，最终确定Rw=100Ω，同时确定R21=40.2kΩ，使得Pt=175.84Ω时，Vout=5.000V。令温度变化时,Pt100电阻阻值为线性变化,可得下表一，由计算可知，t=200℃时，误差为0%，符合性能要求。近似可得每升高(5-0)/200=0.025V温度升高一摄氏度。5.误差产生的分析：本次仿真产生误差的主要原因为：1.集成运放采用实际运放OP07AH，而理论分析采用实际运放的性能参数，实际运放的输