模拟电子线路课程设计--峰值检测系统的设计.docVIP

沈阳航空工业学院 课 程 设 计 (说明书) 峰值检测系统的设计 班级 / 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师 沈阳航空工业学院 课 程 设 计 任 务 书 课 程 名 称 模拟电子线路课程设计 院（系） 电子信息工程学院 专业 电子信息工程 班级 学号 姓名 课程设计题目 峰值检测系统的设计 课程设计时间: 2009 年 06 月 29 日 至 2009 年 07 月 05 日 课程设计的内容及要求： 一、设计说明 在科研、生产各个领域都会用到峰值检测设备：例如检测建筑物的最大承受力、检测钢丝绳允许的最大拉力等，准确测量峰值对有关课题的研究是有非常重要意义的，本设计的任务是设计一个峰值检测系统，其关键任务是检测峰值并保持稳定。其框图如图1所示：它由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D(模数转换)、译码显示、数字锁存控制电路组成。各部分的作用如下： 传感器：把被测信号量转换成电压量。 放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换器的转换范围。 采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值。 采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于原峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值。 A/D转换：将模拟量转换成数字量。 译码显示：完成峰值数字量的译码显示。 数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。 图1 峰值检测系统示例方案原理框图 二、技术指标 1. 用传感器和检测电路测量某物体最大的承受力，传感器输出信号为0～5mV，1mV等效于400kg；2. 要求放大器输入阻抗Ri1MΩ；3. 峰值电压保持稳定。 三、设计要求 1.在选择器件时，应考虑成本；2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数；3.画出电路原理图。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案，验证所设计的电路；2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1. 张福学编著. 传感器应用及其电路精选. 北京：电子工业出版社，1992. 六、按照要求撰写课程设计报告 指导教师 年 月 日 负责教师 年 月 日 学生签字 年 月 日 成绩评定表 评语、建议或需要说明的问题： 指导教师签字： 日期： 成 绩 方案设计 本次课程设计的峰值检测系统是由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D(模数转换)、译码显示、数字锁存控制电路组成。 传感器是用来把被测信号量转换成电压量；放大器是将传感器输出的小信号放大，输出结果满足模数转换器的转换范围；采样/保持是对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值；采样/保持控制电路通过控制信号实现对峰值采样，小于原峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值。原理框图如下： 图1 峰值检测系统方案原理框图 电路设计 （一）放大电路选用电压增益Au=400的放大电路就能完成系统对小信号放大的要求。 尽管放大电路种类繁多，但为了将传感器输出的微弱信号能够有效的放大，故而采用高精度放大器，如图2所示。三个运算放大器分别用U1，U2，U3表示。该电路U1和U2的失调电压的量值和方向相同，可以相互抵消，所以此种电路精度很高。这种高精度放大器对完成弱信号的放大有重要的作用。 图2 高精度数据放大器 说明：此电路中放大器要完成400倍的放大任务，分配第一级的电压增益为5，分配第二级的电压增益为80，能够达到放大要求。 （二）采样/保持及控制电路 电容的作用是对采样后的模拟信号进行存储。同时也要用万用表显示结果。万用表与电容之间设置一个电压跟随器，保证输出电压跟踪跟电容两端的变化而变化，以隔离对输出信号的影响。 该电路可以采用比较电路，电路如图3所示： 图3 采样/保持放大电路 比较电路对采样保持的输入电压与输出电压进行比较，由比较的结果控制是采样还是保持，当输入电压大于输出电压时，控制电路进行采样，否则，控制电路保持。当采样时，当比较器的输入电压U1U2时，输出电压为高电平，开关导通，对电容C1充电，C1两端电压跟踪输入电压变化，输出电压也跟踪输入电压变化，实现采样功能。保持时，当U1U2时，输出信号为低电平，开关断开，电容