模拟电子技术基础课程设计--传感器测量系统的设计

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1、 模拟电子技术模拟电子技术 课程设计报告课程设计报告 设计题目：设计题目：传感器测量系统的设计传感器测量系统的设计 姓姓 名：名： 班班 级：级： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 时时 间：间： 实验名称 传感器测量系统的设计 同组人 专业班级 学号 姓名 成绩 传感器测量系统的设计 一、设计要求： 设计一个放大器系统，当电阻值变化2%时，放大电路能够产生5V 的输出电压。要求 偏差为 0 时输出为 0， 偏差为 2%时输出为 5V， 偏差为-1%时输出为-5V， 误差不超过5%。 二、参考电路 R Y 1 R Y 2 R Y 2 R Y 3 R Y 3 R Y 4 R Y 4 vo v

2、i1 vi2 . . . . VS RJ1RJ2 RJ3 RJ4 RJF DJ1 Vz V+ . . . . R1R1 R2R3=R2(1+) Vo . . . . . . . . 三、工作原理 本传感器系统电路由三部分组成：基准电压源电路、测量桥和放大电路。 基准电压源：为测温桥提供一定精度要求的 7.5V 基准电压，采用 5.6V 稳压管与同相 比例运算电路结合实现。 测量桥：测量桥为单桥臂电桥。当电阻应变片在受到外力作用下而发生机械形变时， 测温阻值将在（2001%）范围内发生变化。 放大电路：放大电路用于将测温桥的微小电压变化（V）放大，使其满足输出电压的 装 订 线 要求。放大电路采

3、用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与放大器组成。 四、参数计算 1、测量电桥的计算 V RR RR V RR RR V RR R RR R Vo） 21 2|1 () )1(21 2|1 ( 21 2 1)1(2 )1(2 1 式中 V+是电桥的基准电压。由于 Vo1 与电压 V 成正比，因此 V 应该由基准电压源电路提供。 取 V=7.5V，电桥的 R1=R2=100k。 V0375.0)5.7)( 4 02.0 ()( 4 ()( 21 )2|1 (1 VV RR RR Vo 这里=0.02，V+=7.5V。 2、放大电路的计算 如果对于 Vo1=0.0375V 时，输出电压为 8V，

4、则有放大倍数为 8/0.0375=213.3 倍。 则对于放大器有 ) 1 22 1( 3 4 3.213 1RY RY RY RY Vo Vo 一般希望 RY4/RY3 和 RY2/RY1 有相同的数量级。 令 RY3=28.9k，RY4=180k，则 RY4/RY3=6.228，RY2/RY1=10.195 若令 RY2=200k，则 RY1=19.62k 一般情况下，RY1 是一个固定电阻串联一个可变电阻。 3、基准源电路设计 基准源输出电压为 V+=7.5V，稳压管电压为 5.6V，取稳压管的稳定电流为 11.2mA。 根据基准源电路有 Vz RJ RJ Vo) 1 2 1(1 34.

5、1 6.5 5.7 ) 1 2 1( 1 RJ RJ Vz Vo 得到： 34.0 1 2 RJ RJ 选 RJ2=30k，可得 RJ1=88.1k。 由于 JFJF F RR VzVo I 6.55.7 若取 IF=1mA，则有 JF R mA 6.55.7 1 得到 RJF=1.9k。 电阻 R3 和 R4 的计算： 由稳压管开始启动的条件： 7.0 43 4 VzVVzVs RR R D JJ J 设 VS、 RJ3、 RJ4组成的电路向稳压管提供的电流为 0.2mA， 若流过 R4 的电流也为 0.2mA：则由下式： mA2.0 7.06.5 4 4 J RJ R I 可得 RJ4=31.5k 因为流过 RJ3电阻的电流为 0.4mA，所以 mA4.0 3.6 3 3 J RJ R Vs I 取 VS=10，得到： k25.9 4.0 3.610 3 J R 验证 V3.67.073.710 5.3125.9 5.31 43 4 VzVVzVs RR R D 五、仿真调试 1.当 r3=196k