模电课设-电压交流有效值测量电路设计.docVIP

武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计

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武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计

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课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：

题目：电压交流有效值测量电路设计

初始条件：

具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、输入电压峰值0＜v＜10

2、允许误差为±2％

3、采用LED分段显示，分段区间自定

4、可加入音响指示

5、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书

6、设计电源；

7、焊接：采用实验板完成，不得使用面包板。

时间安排：

二十一周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

TOC\o1-3\h\z\u1.系统总体设计 2

1.1设计方案 2

1.2电路流程图 2

2.各模块方案及电路参数 2

2.1AC-DC转换模块 2

2.1.1电路方案 2

2.1.2电路参数 3

2.1.3电路原理图 3

2.2电压比较模块 4

2.2.1电路方案 4

2.2.2电路原理图 4

2.3LED分段显示电路 5

2.3.1电路方案 5

4.Multisim仿真 5

4.1AC-DC电路仿真 5

4.2仿真电路整体图 7

5.所需元件 8

6.实物测试 9

7.总结 11

8.附录 12

9.参考书目 12

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2.1.2电路参数

对于整流电路，要求电压峰峰值小于10V，则二极管所承受最大反压

(式1)

因此，选用1N4001为整流二极管即可。由于整流桥型号无法确定，所以采用4个1N4001二极管自行组装成整流桥。

对于滤波电路，为得到较为平滑的输出电压，要求放电时间常数

（式2）

由于输入交流电压周期T为0.02s，而为了较好的滤波效果，此处采用100uF电容即可。同时为保护电路各元件，要求输出电流要小一点，故负载选用200k电阻。

2.1.3电路原理图

如图（a）为整流滤波电路的电路原理图。

图2AC-DC转换电路原理图

当输入电压波形如图（b）是，经过二极管整流后可得到（c）图所示波形，在经过电容整流后可以得到脉动小的直流电压，必行如图（d）所示。

（c）（

（c）

（b）

（a）

图3整流滤波过程波形图

2.2电压比较模块

2.2.1电路方案

该模块采用单门限同相输入电压比较电路，其工作原理：当同向输入端的电压值小于反向输入端的基准电压值时，电压比较器输出为-VCC(-8V)，反之则为VCC(+8V)。由于此次设计任务要求输入电压小于10V，则有效值为小于7.1V，故而设置4个不同的门限电压比较器来区分以下几个输入电压有效值范围0-2V,2-4V,4-6V,6V以上。

在整流电路无误差的情况下，门限值可设为0V、2V、4V、6V，但是输入电压进过整流后输出的有效值是有误差的，用串联方式接入4个电位器，每个电位器的分压为

(式3)

故每个电位器(门限值)可调范围为0-2V,2-4V,4-6V,6-8V，这样可以消除误差，使当输入电压有效值小于2V时，第一个电压比较器输出为正，2-4V时第二个电压比较器输出为正，4-6V时第三个电压比较器输出为正，大于6V时第四个电压比较器输出为正。

2.2.2电路原理图

如图为电压比较电路和LED显示电路，电位器调整如下可符合门限值要求。

图4电压比较及LED显示电路原理图

2.3LED分段显示电路

2.3.1电路方案

在运放输出端接上一个LED灯，当电压比较器输出端的电压为正时，可使LED灯发光，这样就可以根据灯亮的个数来判断输入电压的有效值大致范围。当输入电压有效值为0-2V时，亮1盏灯，2-4V时亮2盏灯，4-6V时亮3盏灯，大于6V时亮4盏灯。同时，为了保护LED灯不被损坏，采用500的电阻进行保护。

Multisim仿