PID课程设计--积分、微分、比例运算电路

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1、模拟电路课程设计报告 设计课题：积分、微分、比例运算电路 专业班级： 电信（本） 学生姓名：XXX 学 号： 指导教师： 设计时间： 2009.1.13 积分、微分、比例运算电路 一、设计任务与要求 1设计一个可以同时实现积分、微分和比例功能的运算电路。 ； 2用开关控制也可单独实现积分、微分或比例功能； 3用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（ 12V） 。 二、方案设计与论证 要能实现积分、微分和比例功能，必须要有比例、积分和微分三个单独的实 现电路组成。 方案一 原理图： 方案二 原理图： 选择方案二的理由：方案一电路过于繁杂，器件用量多，花费大， 焊接量多， 而方

2、案二电路克服了上述缺点，故选用方案二。 三、单元电路设计与参数计算 1、桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（ 12V） （1）原理：直流源的制作由四部分组成：电源变压器，整流电路，滤波电 路及 稳压电路。变压器部分通过变压器降压使得进入整流的电压减小；整流道 路部分利用二极管的单向导电性实现交流电压到直流电压的转变， 即将正 弦波电压转换为单一 方向的脉冲电压；滤波部分采用大电容，利用电容的充放电作用使输出电 压趋于平滑； 稳压通过稳压管的稳压作用使输出直流电压基本不受电网电 压波动和负载电阻变化的影响。 其流程图为： （2）

3、参数设计： 直流电源： 1）由于要产生12V 的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压 u2 应大 于 24V，由现有的器材可选变压后副边电压 u2 为 30V 的变压器。 2）整流输出电压的平均值：。 3）设变压器副边线圈的输出电压为 ，在 vi 的正半周，vL = v2 ，所以。 4）在选择整流二极管时，主要考虑两个参数，即最大整流电流和反向击穿 电压。每 个二极 管的平 均电 流为 且 。 5）滤波电路需采用大电容来实现充放电，故选 C1=C2=3300UF,C3 与 C4 用于 消除自激振荡， 选小电容 0.1UF,C5 与 C6 用于消除高频信号带来的 噪音，令 C5=C6=220U

4、F。负载选 0.5K 的电阻。 2、积分、微分和比例运算电路 （1）比例运算电路 根据“虚地” ，有： uN=uP=0 根据“虚断” ，有： iP=iN=0 iR=iF=0 (uI-uN)/R=(uN-uO)/Rf uO=-RfuI/R uo=-50uI (R= R=2k, Rf=100k) 2.积分运算电路： 根据“虚地” ，有： uN=uP=0 ic=iR=uI/R uO=-uC uO=-1/CiCdt=-1/RCuIdt uO=-1/RC t1 t2uIdt+uO(t1) uO=-1/RCu1(t2-t1)+uO(t1) (R=2k, Rf=1k, R=2k, C=0.22uF) 微分运

5、算电路： 根据“虚地”和“虚断” ，有： uN=uP=0 uC=uI iR=iC=CduI/dt uO=-iRR=-RCduI/dt(R=100k,R1=2k,R=2k, C=0.22uF,C=0.1uF) 四、总原理图及元器件清单 1总原理图 （1） （2）比例、积分和微分运算电路： 2元件清单 （1）直流电源 元 件 序 号 型号 主要参数 数量 备注 C 3300Uf ( 2个 ) 0.47Uf (2个) 220Uf(2 个) 1Uf(2 个) 8 二极管 4007 6 78xx 7812 1 79xx 7912 1 变压器 30V 1 R 1K 4 发 光 二 极管 2 两红 （2）比

6、例、积分和微分运算电路 元件序 号 型号 主要参数 数量 备注 R1 100K 1 R2 2K 2 R3 1K 2 C1 0.1uF 1 C2 0.22uF 2 放大集 成块 uA741 1 稳压二 极管 2 五、安装与调试 1、安装 按照总原理图将元器件正确安装在电路板上，焊接时应注意布局要合理，分清 7812、7819 和三极管的管脚，注意不要虚焊。 2、调试过程 桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路的调试过程： 电源电路由于元件少，线路简单，所以应力求保证连线正确。三端稳压器要 检查三个脚不能接错。7812 系列和 7912 1，2 脚连线刚好相反，切忌弄错。滤波 电解电容一定要分清正负极性，否则会产生爆炸。一般是正端接高电位，负端接 低电位。 接通电源后，首先静态几分钟，如无异常，无怪味，方可进入测试。否则应 断开电源，排除故障。 电路无故障，测量相应点波形，一般