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1、差动变压器激励电源与测量电路课程设计报告课程设计报告课程名称专业综合课题名称差动变压器激励电源与测量电路设计专业电子信息科学与技术年班级08级电科二班学号姓名指导教师2011年5月24日目录1设计任务31.1差动变差动变压器激励源电路31.2动变压器测量电路32设计思路与总体图32.1总体框图32.2设计思路32.2.1直流稳压源模块32.2.2激励信号源ICL8038芯片模块52. 2.3差动变压式传感器输出信号的整流及放大模块73系统硬件电路的设计及Proteus仿真结果73. 1直流电源硬件电路的设计及Proteus仿真结果73. 2激励信号源ICL8038电路的设计及Proteus仿真
2、结果83.3整流放大输出电路的设计及Proteus仿真结果94实物图及测试结果展示104. 1直流稳压电源部分测试实物图104.2 ICL8038正弦信号发生器部分测试实物及结果图114.3 运放电路部分测试实物及结果图H4.4 整流放大部分测试实物及结果图125总结与体会12参考文献141设计任务1.1 差动变压器激励源电路设计差动变压器激励源电路，实现下列功能：1）频率在IklOkhZ范围内可调；2）幅值至少在015v范围内可调，能更大范围可调更好（最大不超过80v）;3）设一个电源，输出+15v、-15v,与+5v、-5v直流电压。1.2 动变压器测电路设计一个差动变压器测量电路，实现下
3、列功能：输出信号实现全波整流同时放大，用直流信号变化反应差动变压器输出。2设计思路与总体框图ICL8O38信号源芯片1.1 总体框图交流电源（22OV5OHZ）整流放 大及输 出电路差动变 压式传 感器实 W验模块功率及 ,电压放 大电路图2.1电路总体框图2. 2设计思路：2.1.1 直流稳压源模块该模块要紧由变压器（220VT5V）,整流桥，稳压块构成，可提供T5V、+15V、-5V、+5V、-12V、+12V直流电压源。见图2.1.1T图2. 2直流稳压电源方框图构成部分简介：（1）电网供电电压交流220V（有效值）50Hz,要获得低压直流输出，首先务必使用变压器将电网电压降低获得需要交
4、流电压。（2）降压后的交流电压，通过整理电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉冲大）。（3）脉冲大的直流电压须通过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，马上交流成份滤掉，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳固直流电压输出，供给负载RL78/79XX系列稳压集成块简介:D-PAKTO-2202D-PAK1. Input 输入1 2 32. GND 接地3. Output 输出输入1Cl 03%FMC78XX/LM78XX3电压输出q图2. 2. 1 78XX系列稳压块引脚图图2. 2. 2典型应用电路图OutputTO-220电瞄大例轴图2. 2
5、. 4典型应用电路图GND1.GND接地1232.Input输入3. Output输出图2.2.379XX系列稳压块引脚图1.M7915、LM7815、LM7912、LM7812、LM7905、LM7805四块稳压集成块分别形成稳固性好的T5V、+15V-12V+12V-5V.+5V直流电压源。2.2.2激励信号源：ICL8038芯片模块模块实现功能：为差动变压器提供幅值从0-15V可调，频率从IKHz到IoKHZ可调的正弦激励信号，且接入由三极管构成的功率放大电路，以提供一定功率的信号。正弦被失口或，* -L 正款波e二:鲁渡输出占空比整（外接电阻Rl -X调（外If 电RiRa -S-Uo
6、c西餐假H电压芯片介绍:1413无就及失口度*ICL-BO38-UtE（或地）外掖电白C方波输出四归电体“入*图2.2.1ICL8038管脚图ICL8038的波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦,方形,三角，锯齿波与脉冲波形完全单片集成电路。频率（或者重复频率）的选定从0.OOlhz到300khz能够选用电阻器或者电容器来调节，调频及扫描能够由同一个外部电压完成。ICL8038具有多种波形输出的精密震荡集成电路，要紧输出正弦波、三角波、矩形波，输出频率可调。0.00IHZ60KHZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率与占空比还能够由电流或者电阻操纵。ICL80
7、38芯片引脚2输出的正弦信号经功率放大电路可为差动变压器模块提供一定功率的激励信号。ICL8038工作原理分析：图2.2.21CL8038内部原理框图振荡电容C由外部接入，它是由内部两个恒流源来完成充电放电过程。恒流源2的工作状态是由恒流源1对电容器C连续充电，增加电容电压，从而改变比较器的输入电平，比较器的状态改变，带动触发器翻转来连续操纵的。当触发器的状态使恒流源2处于关闭状态，电容电压达到比较器1输入电压规定值的2/3倍时，比较器1状态改变，使触发器工作状态发生翻转，将模拟开关K由B点接到A点。由于恒流源2的工作电流值为21,是恒流源1的2倍，电容器处于放电状态，在单位时间内电容器端电压
8、将线性下降，当电容电压下降到比较器2的输入电压规定值的1/3倍时，比较器2状态改变，使触发器又翻转回到原先的状态，这样周期性的循环，完成振荡过程。适当选择外部的电阻RA与RB与C能够满足方波函数等信号在频率、占空比调节的全部范围。因此，对两个恒流源在I与21电流不对称的情况下，能够循环调节，从最小到最大，任意选择调整，因此，只要调节电容器充放电时间不相等，就可获得锯齿波等函数信号。正弦函数信号由三角波函数信号通过非线性变换而获得。利用二极管的非线性特性，能够将三角波信号的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。2.2.3差动变压式传感器输出信号的整流及放大模块差动变压式传感器输出幅值随衔铁运动而变
9、化的正弦信号，由于此信号幅值较小，故在信号输出后端接放大电路，并将交流正弦信号整流，作为直流输出。设计中使用先将变压式传感器输出信号经整流、滤波网络变为直流再接由UA741集成运放构成的同向比例放大电路，输出放大了的、稳固的直流信号，从而反映衔铁的运动位移的大小。3系统硬件电路的设计及Proteus仿真结果3.1直流电源硬件电路的设计及Proteus仿真结果图3.1.1电源电路仿真图(a)正电源输出值(b)负电源输出值图3.1.2电源电路仿真图输出值提示：在稳压块7805及7905的前面加一个稳压块7812、7912的原因是为了防止稳压块7805、7905从正负15V直接跳到正负5V时工作功率
10、过大而烧坏稳压块。仿真结果：各稳压块输出端电压均能达到要求，电容起到良好的滤波效果，输出电压稳固。3.2激励信号源ICL8038电路的设计及Proteus仿真结果图3.2.1激励信号源ICL8038及功率放大电路仿真图图3.2.2激励信号源ICL8038及功率放大电路仿真结果仿真结果：二脚有正弦输出，调节8脚外接的变阻可实现正弦信号频率调节,另外三个变阻可实现正弦的占空比与正、负半部分的正弦失真调节。3.3.整流放大输出电路的设计及Proteus仿真结果RV1(a)5V电源实测图(b)12V电源实测图(c)15V电源实测图(d)-5V电源实测图(e)-12V电源实测图(f)15V电源实测图(a
11、)ICL8038信号源测试实物图(b)正弦信号波形图(c)ICL8038信号源频率改变后的测试图(d)正弦信号源频率改变后的波形图图4.2ICL8038信号源实物及测试图4.3 运放电路部分测试实物及结果图(a)运放电路输出测量图(b)运放电路输出，幅值为14.4V4.4 整流放大部分测试实物及结果图(a)整流放大输入信号(b)整流放大后输出的直流电压图4.4整流放大电路实物及测试结果图5总结与体会理论与实践的差距关于自己来说可能这次课程设计的感触更深。从确定课程任务，搜集资料到方案初步，短短几天时间一直处于方案排除中，然而，在再次翻开教材，查阅理论分析，重新懂得工作原理，并从尝试自己分析有用
12、电路到很好的运用，仍是几天后才有眉目。PrOteUS仿真时又出现各类问题，理论大概总与想要的结果相差很远，就连最简单的运放电路都不能如意的运用。又进一步深入理论分析后，才明白认真分清各类电路的重要性。在仿真及做好电路板之后，剩余的工作就是测试问题。测试的过程体会可谓一言难尽。稳压电源电路测试：电源部分在请教付老师后直接以实验板上+15V、-15V直流电压作为整流输出电压直接输入到四路稳压集成块输入端，前端接滤波电容，这样来测试所作的稳压块的效果。在实验室测试时，第一次测试，各元器件没出现特殊但只有一个稳压块输出正常的电压，其它部分宣告失败。检查电路后，再次检测，这次出现更大的失误，两个电容烧掉
13、了，原因发现是由于正负电源接反，自然电源部分测试宣告结束，等更换电容后重新测试。更换电容后，测试发现78XX稳压块正电源输出的直流电源部分正常，15V的稳压块输出14.3V电压。但79XX稳压块输出的电压不正常。断电检查电路及实验仿真图，讨论发现79XX稳压块引脚的接法错误，其各引脚的接法与78XX稳压块不一致，79XX稳压块是2脚接输入，1脚接GND,3脚输出，而78XX稳压块是1脚接输入，2脚接GND,3脚输出。焊接电路板时未注意引脚的接法。更换线路后再次进行测试时，各稳压块输出的直流稳压稳固且幅值基本达到要求。ICL8038信号发生器电路测试：ICL8038信号发生器仿真成功后，接好电路
14、板。由于稳压电路版测试时失败，不能提供稳固的+15V、-15V直流稳压，顾测试时直接接入实验室提供的直流电源。测试时用万用表交流档测量ICL8038的2脚输出的正弦信号的大小，输出不存在，但用直流档测量时发现有直流输出幅值近13V,电路也存在问题。断电检测电路,变阻方面ICL8038的8脚接的IK的变阻未起到变阻的作用，三端变阻任意两端的阻值不变，更换变阻；继续测试电路时情况差不多，测量稳压二极管两端电压时，电压较小，正反两端电压近正负0.8V,7V的稳压二极管未起到稳固电压的作用。更换仿真电路，去掉稳压管后调试时，输出没有影响，故去掉电路板上稳压管后继续测试，2脚输出的信号为3.57V的直流
15、信号，且改变4、5脚及12、1脚外接的三个变阻后输出幅值有变化，分析可知，此三个变阻中12、1脚外接的两个用于输出正弦波失真度调节,对输出电压幅值存在影响，与测试结果一致，4、5脚外接的变阻用于调节波形占空比，输出电压波形幅值变化，与测试结果一致。整体测试时仍无正弦信号输出，推测是10脚外接电容(IUf)太大，输出信号频率太小。使输出趋近于直流，故更换10脚外接的电容,再次测试。测试时发现芯片各输出脚均为12V左右的直流，推测芯片损坏，更换芯片后测试，2脚输出的波形正常，频率可调，正负端正弦波形失真可调。达到项目要求！功率放大电路测试：测试由三极管构成的功率放大电路输入端电压与输出端电压，两电
16、压值接近。串联电流表测试输入、输出端电流时，输出明显大于输入,电路实现了信号功率放大。集成运放电路测试：UA741的3脚输入端电压为3.58V,测量输出端电压较小，调节由引脚6接出的反馈输出至2脚输入端的变阻，以改变正比例放大电路放大倍数，放大输出信号的幅值。测试时运放电路能够正常工作。注意：注意调节时不要使放大倍数太大，以免使输出稳固于运放的直流工作电压15V,调试时也发现调节运放放大倍数过大后，其6脚输出的电压稳固在14.IV,造成输出的正弦波形饱与失真。输出信号整流放大电路：由于此部分电路同运放电路基本类似，整流、滤波后，运放只需实现直流放大，其调节及注意事项同集成运放电路测试部分。测试
17、时电路能够正常工作，实现整流放大的功能。在整个设计过程中，非常感谢老师的细心指导，对我的方案认真修改，指出方案的可行性与不足，为我的设计指明方向，省去了大量的仿真工作，并保证了设计效果。在此，再次表示感谢！在整个电路焊接过程中，感谢组员同学的耐心配合，基本没有出现大的问题，连接正常，在修改电路时，张超也很耐心，一步一步细心走线，在文字工作部分，也严格按照格式要求认真修改，对各项工作也提出了宝贵的建议。参考文献1谭博学，苗汇静.集成电路原理及应用（第2版）.北京：电子工业出版社，2008.12康华光.电子技术基础.模拟部分.北京:高等教育出版社,2006.13白炳良，吴木端.基于ICL8038函
18、数信号发生器的设计.电子制作，2008.34曾祥福.电路设计Protel99及仿真.中国铁道出版社，2000.55 Tierney,JRader,C.M.,andGold,B.ADigitalFrequencySynthesizer*.IEEETransactionsonAudioandElectroacousticsAU-19:1,March19716 Goldberg,Bar-Giora.DigitalTechniquesinFrequencySynthesis.NewYork:McGraw-Hill,19967任元，吴勇.常用电子器件简明册.陕西国防学院电子研究室，2006.58杜夫生.数字集成电路应用精粹.人民邮电出版社，2001.6
