差动变压器激励电源和测量电路设计

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1、物理与信息息工程系系课程设计报报告课程名称专专业综合课题名称差差动变压压器激励励电源与与测量电电路设计计专业电子信信息科学学与技术术年班级 088级电科科二班学号姓名指导教师2011年年 55 月 224 日目录1设计任务务3 1.1差差动变差差动变压压器激励励源电路路3 1.2动动变压器器测量电电路 32设计思路路与总体体图32.1 总总体框图图32.2 设设计思路路3 2.22.1直直流稳压压源模块块3 2.22.2激激励信号号源ICLL80338芯片模模块5 2.22.3 差动变变压式传传感器输输出信号号的整流流及放大大模块73系统硬件件电路的的设计及及Prooteuus仿真结结果 7

2、3.1直直流电源源硬件电电路的设设计及Prooteuus仿真结果7 3.2激激励信号号源ICLL80338电路的的设计及及Prooteuus仿真结结果8 3.3整整流放大大输出电电路的设设计及Prooteuus仿真结结果94实物图及及测试结结果展示示10 4.1直直流稳压压电源部部分测试试实物图图10 4.2 ICLL80338正弦信信号发生生器部分分测试实实物及结结果图11 4.3运运放电路路部分测测试实物物及结果果图11 4.4整整流放大大部分测测试实物物及结果果图125总结与体体会12参考文献141设计任务务1.1差动动变压器器激励源源电路设计差动变变压器激激励源电电路，实实现以下下功能

3、：1）频率在在1k10kkhz范围内内可调；2）幅值至至少在0115v范围内内可调，能能更大范范围可调调更好（最最大不超超过80v）；3）设计一一个电源源，输出出+155v、-155v，和+5v、-5v直流电电压。1.2动变变压器测测量电路路设计一个差差动变压压器测量量电路，实实现以下下功能：输出信号实实现全波波整流并并且放大大，用直直流信号号变化反反应差动动变压器器输出。2设计思路路与总体体框图2.1总体体框图交流电源（220V 50HZ）ICL8038信号源芯片直 流 稳 压 源整流放大及输出电路功率及电压放大电路差动变压式传感器实验模块图2.1电电路总体体框图2.2设计计思路：2.2.1

4、1直流稳稳压源模模块该模块主要要由变压压器（2200V-115V），整整流桥，稳稳压块组组成，可可提供-155V、+155V、-5V、+5V、-122V、+122V直流电电压源。见见图2.11.1图2.2 直流流稳压电电源方框框图组成部分简简介：（1）电网网供电电电压交流流2200V（有效效值）50HHz，要获获得低压压直流输输出，首首先必须须采用变变压器将将电网电电压降低低获得需需要交流流电压。（2）降压压后的交交流电压压，通过过整理电电路变成成单向直直流电，但但其幅度度变化大大（即脉脉冲大）。（3）脉冲冲大的直直流电压压须经过过滤波电电路变成成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其

5、直流成份。（4）滤波波后的直直流电压压，再通通过稳压压电路稳稳压，便便可得到到基本不不受外界界影响的的稳定直直流电压压输出，供供给负载载RL。78/799XX系列稳稳压集成成块简介介：图2.2.1 788XX系列稳稳压块引引脚图图2.22.2 典型应应用电路路图图2.2.3 799XX系列稳稳压块引引脚图图2.22.4 典型应应用电路路图LM79115、LM778155、LM779122、LM778122、LM77905、LM78805四块稳稳压集成成块分别别形成稳稳定性好好的-155V、+155V、-122V、+122V、-5V、+5V直流电电压源。2.2.22激励信信号源：ICLL8033

6、8芯片模模块模块实现功功能：为为差动变变压器提提供幅值值从0-115V可调，频频率从1KHHz到10KKHz可调的的正弦激激励信号号，且接接入由三三极管组组成的功功率放大大电路，以以提供一一定功率率的信号号。芯片介绍： 图2.2.1 ICL8038管脚图ICL80038的波形形发生器器是一个个用最少少的外部部元件就就能生产产高精度度正弦,方形,三角,锯齿波波和脉冲冲波形彻彻底单片片集成电电路。频率(或重复复频率)的选定定从0.0001hhz到300kkhz可以选选用电阻阻器或电电容器来来调节,调频及及扫描可可以由同同一个外外部电压压完成。ICL80038具有多多种波形形输出的的精密震震荡集成成

7、电路，主主要输出出正弦波波、三角角波、矩矩形波，输输出频率率可调。0.0001HHz60KKHz的低失失真正弦弦波、三三角波、矩矩形波等等脉冲信信号。输输出波形形的频率率和占空空比还可可以由电电流或电电阻控制制。ICLL80338芯片引引脚2输出的的正弦信信号经功功率放大大电路可可为差动动变压器器模块提提供一定定功率的的激励信信号。ICL80038工作原原理分析析：图2.2.2 IICL80038内部原原理框图图振荡电容CC由外部部接入，它它是由内内部两个个恒流源源来完成成充电放放电过程程。恒流流源2的工作作状态是是由恒流流源1对电容容器C连续充充电，增增加电容容电压，从而改变比较器的输入电平

8、，比较器的状态改变，带动触发器翻转来连续控制的。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23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2I，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13倍时，比较器2状态改变，使触发器又翻转回到原来的状态，这样周期性的循环，完成振荡过程。适当选择外外部的电电阻RA和RB和C可以满满足方波波函数等等信号在在频率、占占空比调调节的全全部范围围。因此此，对两两个恒流流源在I和2I电流不不对称的的情况

9、下下，可以以循环调调节，从从最小到到最大，任任意选择择调整，所所以，只只要调节节电容器器充放电电时间不不相等，就就可获得得锯齿波波等函数数信号。正弦函数信号由三角波函数信号经过非线性变换而获得。利用二极管的非线性特性，可以将三角波信号的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。2.2.33差动变变压式传传感器输输出信号号的整流流及放大大模块差动变压式式传感器器输出幅幅值随衔衔铁运动动而变化化的正弦弦信号，由由于此信信号幅值值较小，故故在信号号输出后后端接放放大电路路，并将将交流正正弦信号号整流，作为直流输出。设计中采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

10、比例放大电路，输出放大了的、稳定的直流信号，从而反映衔铁的运动位移的大小。3系统硬件件电路的的设计及及Prooteuus仿真结结果3.1直流流电源硬硬件电路路的设计计及Prooteuus仿真结结果图3.1.1 电电源电路路仿真图图（a）正电电源输出出值（b）负电电源输出出值图3.1.2 电源电电路仿真真图输出出值提示：在稳稳压块78005及79005的前面加加一个稳稳压块78112、79112的原因因是为了了防止稳稳压块78005、79005从正负15V直接跳跳到正负负5V时工作作功率过过大而烧烧坏稳压压块。仿真结果：各稳压压块输出出端电压压均能达达到要求求，电容容起到良良好的滤滤波效果果，输

11、出出电压稳稳定。3.2激励励信号源源ICLL80338电路的的设计及及Prooteuus仿真结结果图3.2.1激励励信号源源ICLL80338及功率率放大电电路仿真真图图3.2.2激励励信号源源ICLL80338及功率率放大电电路仿真真结果仿真结果：二脚有有正弦输输出，调调节8脚外接接的变阻阻可实现现正弦信信号频率率调节，另另外三个个变阻可可实现正正弦的占占空比与与正、负负半部分分的正弦弦失真调调节。3.3、整整流放大大输出电电路的设设计及Prooteuus仿真结结果图3.3.1整流流放大输输出电路路仿真图图图3.3.2整流流放大输输出电路路仿真结结果4 实物图图及测试试结果展展示4.1 直直

12、流稳压压电源部部分测试试实物及及结果图图（a）5VV电源实实测图（b）12V电源实实测图（c）155V电源实实测图（d）-5V电源实实测图（e）-112V电源实实测图 (f)-15VV电源实实测图图4.1直直流稳压压电源实实物及测测试图4.2 ICLL80338正弦信信号发生生器部分分测试实实物及结结果图 (aa）ICLL80338信号源源测试实实物图（b）正弦弦信号波波形图（c） IICL880388信号源源频率改改变后的的测试图图（d）正弦弦信号源源频率改改变后的的波形图图图4.2 ICCL80038信号源源实物及及测试图图4.3 运运放电路路部分测测试实物物及结果果图（a）运放放电路输输

13、出测量量图（b）运放放电路输输出，幅幅值为14.4V图4.3运运放电路路实物及及测试图图4.4 整整流放大大部分测测试实物物及结果果图（a）整流流放大输输入信号号（b）整流流放大后后输出的的直流电电压图4.4整整流放大大电路实实物及测测试结果果图5 总结与与体会理论与实践践的差距距对于自自己来说说可能这这次课程程设计的的感触更更深。从从确定课课程任务务，搜集集资料到到方案初初步，短短短几天天时间一一直处于于方案排排除中，然然而，在在再次翻翻开教材材，查阅阅理论分分析，重重新理解解工作原原理，并并从尝试试自己分分析实用用电路到到很好的的运用，仍仍是几天天后才有有眉目。Prooteuus仿真时时又

14、出现现各种问问题，理理论似乎乎总与想想要的结结果相差差很远，就就连最简简单的运运放电路路都不能能如意的的运用。又又进一步步深入理理论分析析后，才才知道仔仔细分清清各种电电路的重重要性。在仿真及做做好电路路板之后后，剩余余的工作作就是测测试问题题。测试试的过程程体会可可谓一言言难尽。稳压电源电电路测试试：电源源部分在在请教付付老师后后直接以以实验板板上+155V、-155V直流电电压作为为整流输输出电压压直接输输入到四四路稳压压集成块块输入端端，前端端接滤波波电容，这这样来测测试所作作的稳压压块的效效果。在在实验室室测试时时，第一一次测试试，各元元器件没没出现异异常但只只有一个个稳压块块输出正正

15、常的电电压，其其它部分分宣告失失败。检检查电路路后，再再次检测测，这次次出现更更大的失失误，两两个电容容烧掉了了，原因因发现是是因为正正负电源源接反，自自然电源源部分测测试宣告告结束，等等更换电电容后重重新测试试。更换电容后后，测试试发现78XXX稳压块块正电源源输出的的直流电电源部分分正常，15V的稳压压块输出出14.3V电压。但但79XXX稳压块块输出的的电压不不正常。断断电检查查电路及及实验仿仿真图，讨讨论发现现79XXX稳压块块引脚的的接法错错误，其其各引脚脚的接法法与78XXX稳压块块不同，79XXX稳压块块是2脚接输输入，1脚接GNDD,3脚输出出，而78XXX稳压块块是1脚接输输

16、入，2脚接GNDD,3脚输出。焊焊接电路路板时未未注意引引脚的接接法。更更改线路路后再次次进行测测试时，各各稳压块块输出的的直流稳稳压稳定定且幅值值基本达达到要求求。ICL80038信号发发生器电电路测试试：ICLL80338信号发发生器仿仿真成功功后，接接好电路路板。由由于稳压压电路版版测试时时失败，不不能提供供稳定的的+155V、-155V直流稳稳压，顾顾测试时时直接接接入实验验室提供供的直流流电源。测试试时用万万用表交交流档测测量ICLL80338的2脚输出出的正弦弦信号的的大小，输输出不存存在，但但用直流流档测量量时发现现有直流流输出幅幅值近13V，电路路也存在在问题。断电检测电电路，

17、变变阻方面面ICLL80338的8脚接的1K的变阻阻未起到到变阻的的作用，三三端变阻阻任意两两端的阻阻值不变变，更换换变阻；继续测测试电路路时情况况差不多多，测量量稳压二二极管两两端电压压时，电电压较小小，正反反两端电电压近正正负0.88V，7V的稳压压二极管管未起到到稳定电电压的作作用。更更改仿真真电路，去去掉稳压压管后调调试时，输输出没有有影响，故故去掉电电路板上上稳压管管后继续续测试，2脚输出出的信号号为3.557V的直流流信号，且且改变4、5脚及12、1脚外接接的三个个变阻后后输出幅幅值有变变化，分分析可知知，此三三个变阻阻中12、1脚外接接的两个个用于输输出正弦弦波失真真度调节节，对

18、输输出电压压幅值存存在影响响，与测测试结果果一致，4、5脚外接接的变阻阻用于调调节波形形占空比比，输出出电压波波形幅值值变化，与与测试结结果一致致。整体体测试时时仍无正正弦信号号输出，推推测是10脚外接接电容（1uf）太大大，输出出信号频频率太小小。使输输出趋近近于直流流，故更更换10脚外接接的电容容，再次次测试。测测试时发发现芯片片各输出出脚均为为12V左右的的直流，推推测芯片片损坏，更更换芯片片后测试试，2脚输出出的波形形正常，频频率可调调，正负负端正弦弦波形失失真可调调。达到到项目要要求！功率放大电电路测试试：测试试由三极极管组成成的功率率放大电电路输入入端电压压与输出出端电压压，两电电

19、压值接接近。串串联电流流表测试试输入、输输出端电电流时，输输出明显显大于输输入，电电路实现现了信号号功率放放大。集成运放电电路测试试：UA7741的3脚输入入端电压压为3.558V，测量量输出端端电压较较小，调调节由引引脚6接出的的反馈输输出至2脚输入入端的变变阻，以以改变正正比例放放大电路路放大倍倍数，放放大输出出信号的的幅值。测测试时运运放电路路可以正正常工作作。注意意：注意意调节时时不要使使放大倍倍数太大大，以免免使输出出稳定于于运放的的直流工工作电压压15V，调试试时也发发现调节节运放放放大倍数数过大后后，其6脚输出出的电压压稳定在在14.1V，造成成输出的的正弦波波形饱和和失真。输出

20、信号整整流放大大电路：由于此此部分电电路同运运放电路路基本类类似，整整流、滤滤波后，运运放只需需实现直直流放大大，其调调节及注注意事项项同集成成运放电电路测试试部分。测测试时电电路可以以正常工工作，实实现整流流放大的的功能。在整个设计计过程中中，非常常感谢老老师的细细心指导导，对我我的方案案认真修修改，指指出方案案的可行行性与不不足，为为我的设设计指明明方向，省省去了大大量的仿仿真工作作，并保保证了设设计效果果。在此此，再次次表示感感谢！在整个电路路焊接过过程中，感感谢组员员同学的的耐心配配合，基基本没有有出现大大的问题题，连接接正常，在在修改电电路时，张张超也很很耐心，一一步一步步细心走走线

21、，在在文字工工作部分分，也严严格按照照格式要要求仔细细修改，对对各项工工作也提提出了宝宝贵的建建议。参考文献1谭博博学，苗苗汇静.集成电电路原理理及应用用（第2版）.北京：电子工工业出版版社，20008.112康华华光.电子技技术基础础.模拟部部分.北京:高等教教育出版版社,20006.13白炳炳良，吴吴木端.基于ICLL80338函数信信号发生生器的设设计.电子制制作，20008.334曾祥祥福.电路设设计prootell 999及仿真.中国铁铁道出版版社，20000.555 TTierrneyy, JJ Raaderr, CC.M., aand Golld, B. A Diggitaal

22、FFreqquenncy Synntheesizzer. IIEEEE Trranssacttionns oon AAudiio aand Eleectrroaccoussticcs AAU-119:11, MMarcch 1197116 GGolddberrg, Barr-Giioraa. DDigiitall Teechnniquues in Freequeencyy Syynthhesiis.NNew Yorrk: McGGraww-Hiill, 199967任元元，吴勇勇.常用电电子器件件简明册册.陕西国国防学院院电子研研究室，20006.558杜夫夫生.数字集集成电路路应用精精粹.人民邮邮电出版版社，20001.66