《设计作业电子专业.docVIP

一、供电电源电路设计 某一供电系统，采用电池供电，电池电压为3.6V，使用一段时间后，会逐渐下降到3.1V，低于3.1V认为电池耗尽。电路中要求两路电压供电，+3V/200毫安和－3V/20毫安，要求设计的供电电路，纹波尽量低，效率尽量高，尽量降低电源电路自身耗电。自己选择稳压芯片，画出电路图，给出所选择的芯片的主要参数，论述所设计的合理性和实用性。不允许使用专用DC—DC变换模块。 答：电路图如下所示： LT3970作为稳压芯片。ICL7660将+3V芯片直接转化为-3V。 LT3970 是一款可调频率、单片式、降压型开关稳压器，可接受一个高达 40V 的宽输入电压范围，且仅消耗 2.5μA 的静态电流。芯片上内置了一个高效率开关和箝位二极管、升压二极管以及必需的振荡器、控制器和逻辑电路。低纹波突发模式操作在低输出电流条件下保持了高效率，并在典型应用中将输出纹波抑制在 5mV 以下。电流模式拓扑结构用于实现快速瞬态响应和上佳的环路稳定性。一个箝位二极管电流限值提供了针对短路输出和过压条件的保护作用。该器件提供了一个具准确门限的使能引脚，从而产生一个 0.7μA 的低停机电流。当 VOUT 达到编程输出电压的 90% 时，电源良好标记电路将发出指示信号。通过LT3970将3.6V电压转换为3V。 题目要求还要输出-3V电压，所以采用ICL7660将+3V芯片直接转化为-3V。?ICL7660是Maxim公司生产的小功率极性反转电源转换器。??ICL7660的静态电流典型值为170μA，输入电压范围为1.5-10V，效率高达98％，输出功率可达700mW，符合输出200mA的要求。 二、倍频电路设计： 在电力系统数据采集过程中，常用到倍频电路。电网频率的变化范围为48HZ~50HZ,将此信号倍频256。即设计一个电路，输入为48HZ~52Hz的峰峰值为5V的正弦波信号，输出为12.288K~13.312K的方波信号，要求画出原理图，对所用芯片功能以及所用电压要清楚描述。 答：电路图如下所示： 本电路采用了一片锁相环芯片C4046、一片累加计数器CD4040是一种低频多功能单片数字集成锁相环电路最高工作频率?１ ＭＨｚ．A相电压经过后得到与A相电压同步的50Hz方波，作为锁相倍频电路的输入信号进入锁相环芯片74HC4046的14号引脚，4 号引脚是74HC4046内部压控振荡器的输出端，其输出信号输入CD4040的10号引脚，进行256倍的倍频，其倍频信号从二进制计数器CD4040 的13号引脚输出又进入74HC4046的3号引脚，即比较信号输入端，74HC4046内部的相位比较器对两个信号进行相位比较后，从相位比较器Ⅱ的输出端13号引脚输入再进入74HC4046的内部压控振荡器，作为其控制信号，从上述过程可以看到这是一个闭环控制系统，经过不断的调节，使输出信号频率为输入信号频率的256倍，并且使输入信号与比较信号的频差为零。 上图为桥式压力传感器作为称重传感器。分析此图的工作原理。特别是集成电路 AD620和AD705的工作原理和作用。 答：电路中R1~R4组成了一个桥式压力传感器，其为硅基电阻式压力传感器。它采用腐蚀工艺在单晶硅片上制成硅杯，其中间部位即为硅膜片，当硅膜片受到压力作用时，电阻阻值放生变化。该传感器采用恒压源供电，且R2与R4组成的半桥和R1与R3组成的半桥的灵敏度不同，当有一定压力作用时，电阻值发生相应的改变，输出一定的电压差。两电压接到一起放大器AD60的2端和3端。因为AD620的电压增益为G=1+49.4k/RG，RG=499，所以G为100，即电压差经过AD620放大100倍，然后直接送到A/D转换器的输入端，转化为数字信号。电路中精密电源运算放大器AD705够成了一个电压跟随器，将1V电压缓冲后送到AD602的参考端及A/D转换器的模拟地，以完成电平配置。同时使参考端与和A/D转换器的模拟电位器随电源电压VCC变化而浮动，比直接接地有更好的电源抑制比和共模抑制比。A/D转换器将数值信号传给处理器，处理器根据电压差信号就可算出压力的大小。 四、恒流源电路工作原理分析 此图为恒流源电路，分析该电路的共作原理并推导I_in与R3、R4、R5的关系。并回答运放工作电压为什么选那么高？ 答：AD780B为三端型电压基准，可以提供稳定的基准电压。电压输出端接两个电阻R3、R4，对电压进行分压，比较器;T1078的正输入端电压V+=Vout*R4/(R3+R4); 负输入端接到R5一端，其电压为V-=I_in*R5。与,,的关系为：Vout*R4/(R3+R4)= I_in*R5。当电流较小时，使V-V+，即Vout*R4/(R3+R4) I_in