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温 度 测 量 放 大 电 路 设 计 学号： 班级： 姓名： 指导老师： 一．设计题目 设计一个温度测量放大电路 二．设计目的 1、巩固模拟电子技术基础知识，综合运用所学知识设计一个实际温度测量电路。 2、掌握模拟电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力。 三．设计内容及要求 温度测量采用铂热电阻（PT100）测量，将0oC ~52oC的温度进行测量与放大，转化为0-3V的电压信号输出。具体要求： 1、能对0--52℃的温度进行，放大转换为—3V电压输出，（铂热电阻温度低于10时红灯亮, 室内温度高于25时黄灯亮, 室内温度在10---25℃范围内绿灯亮 1、总体设计 此课题包含五部分：测量电桥、电桥驱动电源、电压放大电路、比较电路，显示电路。 2、具体电路设计 1）电桥及电源驱动电路设计 图2 电桥电路 基于恒流源的电桥电路如图 1 所示, TL431和 R1 为OP07 提供恒压源 Vref, R5 和 C1 作为电源滤波。同时R2, R3, R4, RT作为测量电桥, 通过检测 A端和B端的电压差 Vab来计算温度的变化,根据集成运算放大器工作在线性区域的输入端虚短特性, OP07的 2 端电压等于3端电压; 由于TL431、R5、 C1 为 OP07 的3 端提供了相对稳定的电压源 Vref，根据集成运算放大器工作在线性区域的输入端虚断特性,流过 R4 的电流只流经 Rt, 所以相当于有一个恒流源流经R4和Rt；当电桥达到动态平衡时,有: R2 ·R4=Rt ·R3 通过计算可知: Ua=Uerf，Uo=(Uref/R4) ·Rt +Uref=Uref(Rt/R4+1) Ub=Uo·R3/(R3+R2)= Uref(Rt/R4+1)·R3/(R3+R2) Uab=Uref-Ub= Uref- Uref(Rt/R4+1)·R3/(R3+R2) = Uref·[1-(Rt/R4+1)·R3/(R3+R2)] 取R4=R3，R2=Rt0，Rt=Rt0+ΔRt 则电桥电路的输出电压Uab两端的电压为: Uab=-Uref ·ΔRt / ( R2+R3 ) 从而求得铂热电阻阻值变化量: ΔRt=-Uab · ( R2+R3 ) /Uref 可见 ΔRt 与 Uo 成线性关系。 2）电压放大电路设计 图2电路中，取R3、R4等于0.51K，R2、Rt0等于100欧姆，又Uerf=2.5V 则 Uab=-4.2 X10-3 XΔRt 当温度他t=0°C时ΔRt=0，Uab=0V t=70°C时ΔRt=27.8欧 Uab=-0.1168V 因此，放大器所需的放大倍数为： A=3/0.1168=25 放大电路如图3所示。由图3可知，Rg上的电压是V1-V2，IR3=IRg Vo1-Vo2=(R8+R8+Rg)(V1-V2)/Rg 或Vo1-Vo2=(1+2R8/ Rg)(V1-V2) Vo=-R7/R6(Vo1-Vo2)=- R7/R6 (1+2R8/ Rg)(V1-V2) 所以 A= (1+2R8/ Rg) · R7/R6=A1 X A2 可取R8=4.7K，Rg=1K， 则A1=10.4 取 R7=24K，R6=10K A2=2.4 则A=A1 X A2≈25 图3 放大器电路 3)温度报警及显示电路设计 用比较器比较1025℃温度值，由138译码器译码，得到报警状态： t小于10℃； t大于10℃，小于25℃； t大于25℃； 比较阈值计算： 当t=10oC时，放大器输出Vo=3V×10/70=0.42V（对应R9等于0.45K） 当t=25oC时，放大器输出Vo=3V×25/70=1.07V 图表 4完整电路图 五、调试 1、首先检查电桥电路OP07的3脚的输出电压是否为2.5V，再通过调节显示电路调节1k的滑动变阻器使得LM324的2脚的电压为0.42V，调节2K的滑动变阻器使得LM324的6脚的电压为1.03V。 2、通过调节电桥电路中的滑动变阻器，使V0口的电压在0.42--1.03之间变化，观察灯的变化。经过调试可知，小于0.42V时绿灯亮，0.42V——1.03V黄灯亮，大于1.03V，红灯亮。） 当温度小于10摄氏度，绿灯亮（000）；当温度介于10-25摄氏度，黄灯亮（001）；当温度大于25摄氏度，红灯亮（011）。 图表 5实验数据 Uo Ua Ub 绿灯 0.34 2.50 2.52 黄灯 0.55 2.51 2.53 红灯 1.32 2.50 2.56 出现的问题： 1.刚开始调试的时候，OP073脚的输出电压