电压采样电路设计总结报告

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1、电压采样电路设计总结报告专业班级：电气工程及其自动化实习日期：2013年7月22日---7月26日2013年7月26日目录一、设计要求及目的：3二、所用元件：3三、设计思路：31、电源部分电路42、电流-电压转化电路53、电压抬升电路：64、二阶滤波电路75、方波转换电路8四、课程设计中出现的问题及解决方案10五、设计总结1011一、设计要求及目的：1、设计目标：设计一个电压采样电路，对220v交流信号进行采样，并利用运放对其进行处理，使其成为数模转换器（A/D）能够处理的信号。2、基本要求：根据

2、元件列表设计采样电路及其工作电源回路，将220v交流输入信号变为0-3v信号，并对其进行二阶有源滤波，滤除高频干扰信号，滤波后的信号平滑无畸变。3、扩展：设计电路，将交流信号变为方波，过零点处干净无毛刺信号。4、设计目的：1）加强自主性学习、研究性学习，加强团队合作，提高创新意识；2）通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法；3）结合所学的电子电路的理论知识完成电压采样课程设计。二、所用元件：变压器1个、1N4007单向二极管5个、470uF电解电容4个芯片7815和7915、紧密电流型

3、电压互感器1个、LM324芯片10K电位器1个、201pF电容2个电阻：110KΩ1个、10KΩ5个、1Ω1个、1KΩ2个、470Ω1个、200Ω1个三、设计思路：电压采样电路基础模块的设计思路首先是220v交流电源经过电流型电压互感器使强电转换为弱电，再通过电流/电压变换电路使其输出电压为-1.5v~+1.5v，接着通过一个反相加法运算电路使其输出电压抬升为0~3v，最后经过一个二阶有源低通滤波电路对其进行滤波，滤除高频干扰信号，滤波后的信号平滑无畸变，最后用一迟滞比较器将正弦波变成方波信号。总

4、电路图为：111、电源部分电路电路图为：分析：通过电路图中三个万用表的示数可知，变压器输出交流电的有效值为15.078V，输出的直流电压为+15.517V和-15.633V，符合要求。此电压用于给给芯片LM324提供直流电源，以及提升电压用。1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。112）整流电路：利用4个单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。3）滤波电路：由于经过整流的直流脉冲电压还含有

5、较大的纹波，因此需要设计滤波电路将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压，用两个470uF的电解电容。4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压、负载的变化而变化，用7815和7915芯片。2、电流-电压转化电路思路：220V（有效值）交流电源经过110K欧姆的电阻后电流变为2mA（有效值），经过2mA/2mA的精密电流型的电压互感器后电流仍未2mA,根据运放的虚短虚断的原理可知，运放输出的电压峰峰值为-1.5V到+1.5V。计算过程为：1

6、.8mA*580Ω*√2=1.47V(由于给的功率电阻是121K的，所以电流为1.8mA)电路图为：输出波形图为：113、电压抬升电路：思路：利用反向加法器的原理将正负1.5V的电压提升到0-3V,所用提升电压为直流电源提供的-15.633V电压，通过参数选择可以实现此模块。电路图为：计算公式为：U02=-[U01*1KΩ/1KΩ+(-15)*1KΩ/10KΩ],U02为0-3V的正弦波。其中470欧姆的电阻是平衡电阻，其计算过程为1K//1K//10K，三个电阻并联的阻值。输出波形为：11经测试

7、后在示波器上得到的波形与仿真波形相似，但稍有毛刺。4、二阶滤波电路思路：利用所学的二阶低通滤波电路可以设计出符合要求的滤波电路电路图为：根据其要求对0-3V电压进行二阶有源滤波，滤除高频干扰信号，滤波后的信号平滑无畸变。根据二阶低通有源滤波的公式得：11f0=1/(2*3.14*R*C),我们选择电阻值为1MΩ，电容值为201pF，故f0=1/（2*3.14*1*106*201*10-12）=792.2Hz，近似为800Hz,符合要求。由“虚短”和“虚断”的特点可得方程：U+=U-=U03*R8/

8、(R7+R8)=U03/(1+R8/R7)=U03/Aup，应使U+=U-=U03得Aup=1，则取R7=2MΩ，R8=1Ω，目的是使滤波的低通增益为1，不会改变之前0—3v电压的波形。经滤波后的U03的波形为0-3V正弦波。输出波形图为：从示波器上测试的结果稍微有点相位差，两个波形并不是完全的重合，但是误差不大，分析原因为电阻有一定的误差。5、方波转换电路思路：利用迟滞比较器，不用过零比较器的原因是，过零比较器是输入信号与零点相比较，但正弦波的零点会有抖动，所以方波会出现脉冲，用