课程设计---大电容测量仪模拟信号部分电路设计

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1、 第页 大电容测量仪模拟信号部分电路设计大电容测量仪模拟信号部分电路设计 1、方案论述方案论述 方案一：方案一： 把待测电容量转化成脉冲的宽窄， 图一喂其组成框图。 根据电容充放电规律， 利用充放电开关、电压比较器和郁闷构成的电路可以把待测电容量转化为脉 冲的宽窄。只要把此脉冲和频率固定不变的方波相与，便可得到计数脉冲， 将它送给计数器便可实现对电容的测量。设计包括方波发生电路，充放电开 关电路，电压比较器及衰减整形电路。这样的电路设计使得电容的测量更加 精确，更方便后续电路的测量。 图一图一 方案一的设计框图方案一的设计框图 方方案二：案二：把电容量转化为直流电压量，图二为其族正框图。吧三角

2、波输入给微分电路 （吧电容作为微分电路的一部分） ， 在电路参数合适的条件下， 输出幅度与 x C 成正比，再经过峰值检测电路或精密整流电路及滤波电路，科技得到与 x C成 正比的直流电压 x V，这样电容量就被转化为直流电压量，从而很容易被后续 电路测量。 图二图二 方案二的设计框图方案二的设计框图 据以上所示，综合考虑以上两方案，虽然方案一比较简单，但是所用到的原理和 其中使用的电子原件涉及到数字电路所学课程， 目前还很难将其涉及到的知识全面的 衰衰 减减 整整 形形 整整 形形 反反 相相 器器 电电压比较器二压比较器二 衰衰 减减 与与 门门 充 放充 放 电 回电 回 路路 电压比较

3、器一电压比较器一 低 频低 频 方 波方 波 发 生发 生 器器 三角波三角波 发生器发生器 含 被 测 电 容含 被 测 电 容 的 微 分 电 路的 微 分 电 路 整流整流 滤波滤波 第页 掌握。方案二所用知识均为本学期模拟电路所学内容，实验结果简单直观，方便后续 电路测量，因此我选择方案二。 2、电路工作原理及说明电路工作原理及说明 此电路由三部分组成：三角波发生器、含被测电容的微分电路、整流电路、滤波 电路。电路框图如图二所示。 2.1 三角波发生器三角波发生器 在方波电路中， ，将方波电压作为积分运算电路的输入，其输出就得到三角波电 压。电路如图三所示： 图三图三 三角波发生器三角

4、波发生器 2.2 含被测电容的微分电路含被测电容的微分电路 微分电路的输出波形只反映输入波形的突变部分， 即只有输入波形发生突变的瞬 间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与 R*C 有关（即 电路的时间常数） ，R*C 越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。电容 C 上的电压开始因 充电而增加。而流过电容 C 的电流则随着充电电压的上升而下降。电路如图四所示： 第页 图四图四 含被测电容的微分电路含被测电容的微分电路 2.3 整流电路整流电路 整流电路将交流电转换为直流电， 。本次可设电路我用的是精密整流电路。该电 路的功能是将微弱的交流电压转换成直流电压。整流电路的输出保留输入电压的形 状，而仅仅改变输入电压的相位。电路如图五所示： 图五图五 精密精密整流电路整流电路 分析由 U5 所组成的反向求和运算电路可知，输出电压 1ooi uuu 第页 当0 i u时，二极管 D1 截止， 11 2,2 ooiii uuuuuu ； 当0 i u 时，二级管 D1 导通， 1 0, ooi uuu ； 所以 oi uu 本电路就实