BUCKDC-DC电路的设计

多名建札

电气与电子信息工程学院

电力电子课程设计

设计题目: 降压斩波电路设计__________ 专业班级: 电气工程及其自动化本科1班

学号：200840220116

姓名：____________________________

指导教师: ________________

设计时间：2011/5/3 ?2011/5/13

设计地点：K2电力电子实验室

电力电子课程设计成绩评定表

姓名朱波学号200840220116

课程设计题目：

课程设计答辩或质疑记录:

1、电压型逆变电路有什么特点？

（1）直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动

（2）输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同

（3）阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管

2、在选择IGBT时应注意什么？

在选择IGBT模块时，应考虑器件耐压电流2个参数确定。在器件耐压电流参数确定时，首先根据IGBT模块工作在交流电网通过单相或三相整流后的直流母线电压下，通常模块工作电压（600V、1200V、1700V分为3个电压等级）均对应丁常用电网电压等级。考虑到因过载、电压波动、开关过程引起的电压尖峰等因素，通常电力电子设备选择IGBT器件耐压都是直流母线的1倍。

成绩评定依据：

课程设计考勤情况（20%）:

课程设计答辩情况（30%）:

完成设计任务及报告规范性（50%）: 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字： ________________

2011年5月20日

〈〈电力电子课程设计》课程设计任务书

学生姓名：专业班级：电气工程及其自动化

指导教师：工作部门：电气学院电气白动化教研室

一、课程设计题目：

降压斩波电路设计

二、课程设计内容

1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，

要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；

2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数；

3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。

注：详细要求和技术指标见附录。

三、进度安排

2. 执行要求

电力电子课程设计共9个选题，每组不得超过6人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两

篇设计报告基本相同，甚至完全一样。

四、基本要求

(1) 参考毕业设计论文要求的格式书写，所有的内容一律打印；

(2) 报告内容包括设计过程、电路元件参数的计算、系统仿真结果及分析;

(3) 要有完整的主电路原理图和控制电路原理图；

(4) 列出主电路所用元器件的明细表。

(5) 参考文献

五、课程设计考核办法与成绩评定

六、课程设计参考资料

[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术(第四版).北京：机械工业出版社，2001

[2] 王文郁.电力电子技术应用电路.北京：机械工业出版社，2001

[3] 李宏.电力电子设备用器件与集成电路应用指南.北京：机械工业出版社，2001

[4] 石玉、栗书贤、王文郁.电力电子技术题例与电路设计指导.北京：机械工业出版社，

1999

[5] 赵同贺等.新型开关电源典型电路设计与应用.北京：机械工业出版社，2010

指导教师：南光群、黄松柏

2011年10月8日

教研室主任签名：

2011年10月9日附录：详细要求和技术指标

降压斩波电路设计、设计要求：

1、输入直流电压：U=100V;

2、输出功率：150VY

3、开关频率：10kHz;

4、占空比：0.1 ~0.9 ;

5、电阻性负载；

6、输出电压脉率：小于10%

、设计内容：

1、主电路参数的计算；

2、全控型器件电流、电压额定的选择；

3、电力二极管电流、电压额定的选择；

4、电抗器电感值的计算；

5、保护电路的设计；

6、驱动电路的设计；

7、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图;

8、列出主电路所用元器件的明细表。

直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。直接直流电变流电路也称

斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出问的隔离，因此也称带隔离的直流 -直流变流电路或直-交-直电路。

直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可

逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。

关键字：直流斩波，降压斩波

第1章电路总体设计方案 (8)

1.1设计课题任务 (8)

1.2功能要求说明 (8)

1.3设计总体方案和设计原理 (8)

第2章电路的设计 (10)

2.1 IGBT驱动电路的设计 (10)

第3章电路各元件的参数设定及元件型号选择 (12)

3.1各元件的参数设定 (12)

3.2元件型号选择 (14)

第4章系统仿真及结论 (9)

4.1仿真软件的介绍 (10)

4.2仿真电路及其仿真结果 (10)

4.3仿真结果分析 (17)

第5章心得体会 (19)

参考文献 (19)

致谢 (20)

附录电子元器件表 (20)

第1章电路总体设计方案

1.1设计课题任务

设计一个直流降压斩波电路。

1.2功能要求说明

将24V直流电压降压输出并且平■均电压可调，范围为0-24V。

1.3设计总体方案和设计原理

降压斩波电路的原理图以及工作波形如图 1.1所示。该电路使用一个全控型

器件V,图中为IGBTo为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。

斩波电路主要用丁电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。

图1.1降压斩波电路原理图

如图1.2中V的栅极电压U GE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u°=E,负载电流i o按指数上升。

当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压u o近似为零负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常是申联的电感L值较大。

至一个周期T结束，在驱动V导通，重复上一周期的过程。当工作处丁稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图1.2所示。负载电压平■均值为Uo *^E 罕E E 式1.1

式中，t on为V处丁通态的时间；t off为V处丁断态的时间；T为开关周期；

为导通占空比

由式1.1可知，输出到负载的电压平■均值U o最大为E,减小占空比，U o 随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。

负载电流平■均值为

I U o E m

第2章电路的设计

LM358简介：LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合丁电源电压范围很宽的单电源使用，也适用丁双电源工作模式，在

推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

描述：运放类型：低功率

放大器数目:2

针脚数:8

工作温度范围:0° C to -700 C

封装类型:SOIC

-3dB带宽增益乘积：1.1MHz 变化斜率:0.6V/ s 器件标号:358 电源电压最

大:32V

电源电压最小:3V

安装器件：表面安装

图2.2比较器产生方波电路图

其中2、3 口是输入口4、6接直流电源电压1为输出口

第3章电路各元件的参数设定及元件型号选择

3.1各元件的参数设定1. IGBT的参数设定

若取R 为10 ,则: I max 220/R 22A

2. 续流二极管VD 的参数设定

VD 所承受的最大反向电压是当IGBT 导通是的电源电压100V 。所承受的最大电

流是当IGBT 关断瞬间电感L 作用在VD 上的电流，此电流为I max 22A 。

3. 电感的参数设定

由上面所选的电阻20欧姆，根据欧姆定律： R 业

当 Uo=80V 寸，Iomax=4A;

当 Uo=50V 寸，Iomin=2.5A;

根据电感电流连续时电感量临界值条件： L=Uo* (Ud-U 。/(2UdIo)

为了保证负载最小电流电路能够连续，取 Io=2.5A 来算，可得L=0.125mH 所以只要所取电感L>0.125mH ,取L=1mH

4. 开关频率 f=40kHz

5. 电容设计要求输出电压纹波小丁 1%由纹波电压公式：

Uc Uo* (Ud Uo)/8LCf 2Ud

可得 LC >= 0.195 uH*F 取 C=0.47mF

3.2元件型号选择

考虑其安全裕度则IGBT 的额定电压可以为2-3倍峰值电压，所以额定电压可为

440V -660V .额定电流33A-44A ,二极管VD 与其类似，VD 的最大反向电压为220V 。

选择IGBT 的型号为IRG4PC40U 其额定电压为600V ，额定电流为40 A 。

选择续流二极管的型号为 HFA25TB60，其而定电压为 600V ，额定电流为25 A 。

式中,

T/ E m /E ； t i / t i T

第4章系统仿真及结论

4.1仿真软件的介绍

此次仿真使用的是MATLAB软件。

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程活晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基丁以上优点Simulink已被广泛应用丁控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方

软件和硬件可应用丁或被要求应用丁Simulink。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基丁MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用丁线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多

速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI），这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink®是用丁动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基丁模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用丁设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB® 紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

4.2仿真电路及其仿真结果

1.仿真电路图

图4.1降压斩波的 MATLAB 电路的模型

2MATLAB 的.仿真结果如下:

图4.6 4.3仿真结果分析

由公式Uo

七

E ?E

当 0.2时，U O =44V

=0.4 时，U °=88V 。 =0.6 时，U O =132V 。 =0.8 时，U O =176V 。 =0.99 时，U O =217.8。

上面的数据与理论值相同，由丁使用的是仿真软件所以没有误差

图4.5

=0.8时的仿真结果

=0.99时的仿真结果

E 可得:

第5章心得体会

经过近一个星期的努力我终丁顺利的完成了此次电力电子的课程设计，

其中遇到了许多的问题和困难但是也学到了很多的知识。

遇到的问题和困难：

(1) 在计算元器件参数是缺少理论依据难以正确的计算相应的参数。

(2) 在选取元器件型号和参数时，缺少实际经验难以找到合适的元件。

(3) 在用MATLAB软件仿真是遇到了许多操作上的问题，致使仿真花费的很多时间

才达到有效效果。虽然遇到了许多的困难但是我还是通过不断的学习解决了这

些难题。

学到的知识：

(1) 通过这次课程设计我夯实了电力电子的基础知识。

(2) 对直流斩波有了更深层次的理解。

(3) 对MATLAB软件和电路原理图的设计有了初步了解。

(4) 在面对学习上的困难时一定要坚持不懈的努力才能打败困难，获得更多以的知

识。

参考文献

1 .周克宁，《电力电子技术》北京：机械工业出版社，2004;

2. 黄家善，《电力电子技术》北京：机械工业出版社；

3. 王兆安、黄俊，《电力电子技术》第四版。北京：机械工业出版社，2000;

4. 李宏，《电力电子设备用器件与集成电路应用指南》(1?4册)北京：机械工业出版社，2001;

5 .王维平，《现代电力电子技术及应用》南京：东南大学出版社，1999;

6 .石玉、栗书贤，《电力电子技术题例与电路设计指导》北京：机械工业出版社；

7 .叶斌《电力电子应用技术及装置》北京：铁道出版社，1999;

8. 周志敏、周纪海等，《现代开关电源控制电路设计及应用》北京：人民邮

电出版社2005;

9. 王正谋、朱力包，?protel电路设计与仿真技术》福建：福建科学技术出版社2004。

对丁这次课程设计的顺利完成，我首先要感谢黄松柏和南光群老师，是他们上课细心的给我讲解了许多关丁IGBT ,二极管等电子元器件的相关知识并在设计过程中所遇到的难题都给了非常重要的意见，导师渊博的知识、严谨的治学

态度、崇高的敬业精神与为人帅表的风范，使我受益匪浅，在此，谨向黄老师南老师表示我最衷心的感谢。同时，在我的设计过程中得到的学校许多的同学的热情的指导和详细的说明。此外，在遇到许多的不解困难的时候自己班里的同学也给我提供的最详细的解答，没有以上的每一个人的帮助，我的电力电子课程设计很难顺利的完成，在此，我对丁在我的设计过程中给予我帮助的每一个人一并表示感谢。

附录电子元器件表

PT100温度传感器测量电路

PT100温度传感器测量电路温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 范围。整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分。前置放大部分原理图如下：工作原理: 传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间内,电阻值为 100 至280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：

Pt100 温度传感器参数及电路设计

Pt100 温度传感器参数及电路设计 Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器. 主要技术参数如下： ?测量范围：-200℃～+850℃； ?允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│），B 级±（0.30＋ 0.005│t│）； ?最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； ?允通电流≤ 5mA。另外，Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。铂热电阻的线性较好，在0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度。图1 PT100 传感器封装图应用领域宽范围、高精度温度测量领域。如： ?轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。 ?汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。 ?供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制

常用电路图 R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。放大电路采用LM358 集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图 5.1 所示，前一级约为10 倍，后一级约为3倍。温度在0~100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定，否则随着VCC 的波动，运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。铂热电阻阻值与温度关系为：式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见Pt100 在常温0~100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100（1+At），当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。

pt100_测温电路

pt100测温电路：pt100三线制测量电路》是非常优秀的作品，本站提供后大学时代pt100测温电路：pt100三线制测量电路！ CPU采用Atmega16,它自带8路10位A/D转换器,转换速度快,精度高,而且不需要外扩任何器件产品特性：通常使用的铂电阻温度传感器有PT100，电阻温度系数为3.9×10－3／℃，0℃时电阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851，Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）为统一设计型铂电阻传感器的结构：两线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长三线制：要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法四线制：当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可以精确测量未知电阻上的压降，计算得出电阻值在桥式电路中，为了减小暖电阻阻值随温度变化对支路电流的影响并限制流过热电阻的电流，组成电桥的两个支路的上电阻通常取暖电阻阻值的几十倍，其值达到10-50K（和桥路供电电压有关），下电阻一般和暖电阻某温度下阻值相同测量时取两者的电位差虽然如此，热电阻阻值随温度变化对支路电流的影响还是会造成输出的非线性，通常需要做一定补偿如果直接测量阻值，应该采用恒流源给热电阻供电，热电阻阻值变化时支路电流保持恒定，热电阻压降为线性较好的温度函数放大前应该做滤波处理或者在放大电路中加积分元件 ?怎样判断pt100的好坏,用万用表能测量么? 根据分度表参照当时温度看阻值是否相符 ?通常情况下是这样的，将一个基准电压加在pt100回路上，测量pt100上的电压信号（mv），阻值变化是电压信号自然也变化，再经过运放放大后入入A/D 芯片入行A/D转换，经过程序再将电压信号换算成电阻值，采用查表方式（将电阻值和相对应的温度值做成表格放到芯片rom中）的到温度值 ?一般短距离选用二线制接法，中距离选用三线制接法，要求精度高、近距离选用四线制接法三线制比两线制的好处是可以补偿线路电阻的偏差，和抗干扰不是一个概念三种各自的优缺点有许多说法，不一而足二线制不能消除导线电阻的影响四线制可以消除导线电阻的影响四线制的PT100有两根线是用于测量的,另两根是用于补偿的,四线制的电子物料编码规则PT100有两根线（热电阻两端各一根）是提供电流的，另两根是采集电压的具体用哪种电路应该根据系统要求决定，如果精度要求一般，采用三线是经济、稳定、实用的选择 ?输渗透（3根线）、输出、电源三隔离为四线制，设备在控制室；输入（3根线）、输出、电源三不隔离为三线制，设备在控制室或传感器内；输入（3根线）、（输出、电源共用2根线）三不隔离为二线制，设备在传感器内、为一体化 ?由于微处理器的发展，可对Pt100的非线性进行校正，因此Pt100传感器大都采用四线制测量法(非桥路法)，其测量原理 Pt100传感器四线制测量电路 Pt100两端电压U1=ISRtIS为恒流，Rt为Pt100阻值引线L1、L2存在电阻会影响测量结果，为此，将L1、L2端口处信号输入高输入电阻抗(＞1012Ω)，差分放大，这样L1、L2中电流≈0，L1、L2电阻可忽略不计，所以有Ui=U1这也消除了引线电阻 ?模拟暖电偶测试最准的校法就是用电阻箱了，多路也只有一个一个慢慢来暖电偶用毫伏计模拟输出校二次表，毫伏计同样可以测量热电偶这些都不难，难的是建立一个标准的恒定的温场 ?电压和温度的关系一般是非线性的，对于8位单片机还是查表法好引言 PT100是一种广泛应用的测温元件,在-50℃~600℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势,包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等由于铂热电阻的电阻值与温度成非线性关系,所以本模块需要入行非线性校正,一般的模块采用模拟电路校正,这种校正的精度不高,而且温漂等受干扰的程度也比较大本模块采用

集成电路培养方案.

西安邮电学院电子工程学院本科集成电路设计与集成系统专业培养方案学科：工学---电气信息专业：集成电路设计与集成系统（Engineering---Electric Information）（Integrated Circuit Design & Integrated System）专业代码：080615w 授予学位：工学学士一、专业培养指导思想遵循党和国家的教育方针，体现“两化融合”的时代精神，把握高等教育教学改革发展的规律与趋势，树立现代教育思想与观念，结合社会需求和学校实际，按照“打好基础、加强实践，拓宽专业、优化课程、提高能力”的原则，适应社会主义现代化建设和信息领域发展需要，德、智、体、美全面发展，具有良好的道德修养、科学文化素质、创新精神、敬业精神、社会责任感以及坚实的数理基础、外语能力和电子技术应用能力，系统地掌握专业领域的基本理论和基本知识，受到严格的科学实验训练和科学研究训练，能够在集成电路设计与集成系统领域，特别是通信专用集成电路与系统领域从事科学研究、产品开发、教学和管理等方面工作的高素质应用型人才。二、专业培养目标本专业学生的知识、能力、素质主要有：①较宽厚的自然科学理论基础知识、电路与系统的学科专业知识、必要的人文社会学科知识和良好的外语基础；②较强的集成电路设计和技术创新能力，具有通信、计算机、信号处理等相关学科领域的系统知识及其综合运用知识解决问题的能力；③较强的科学研究和工程实践能力，总结实践经验发现新知识的能力，掌握电子设计自动化（EDA）工具的应用；④掌握资料查询的基本方法和撰写科学论文的能力，了解本专业领域的理论前沿和发展动态；⑤良好的与人沟通和交流的能力，协同工作与组织能力；⑥良好的思想道德修养、职业素养、身心素质。毕业学生能够从事通信集成电路设计与集成系统的设计、开发、应用、教学和管理工作，成为具有奉献精神、创新意识和实践能力的高级应用型人才。三、学制与学分学制四年，毕业生应修最低学分198学分，其中必修课110学分，限选课36学分，任选课10学分，集中实践环节34学分，课外科技与实践活动8学分。

专用集成电路

实验一 EDA软件实验一、实验目的： 1、掌握Xilinx ISE 9.2的VHDL输入方法、原理图文件输入和元件库的调用方法。 2、掌握Xilinx ISE 9.2软件元件的生成方法和调用方法、编译、功能仿真和时序仿真。 3、掌握Xilinx ISE 9.2原理图设计、管脚分配、综合与实现、数据流下载方法。二、实验器材：计算机、Quartus II软件或xilinx ISE 三、实验内容： 1、本实验以三线八线译码器（LS74138）为例，在Xilinx ISE 9.2软件平台上完成设计电路的VHDL文本输入、语法检查、编译、仿真、管脚分配和编程下载等操作。下载芯片选择Xilinx公司的CoolRunner II系列XC2C256-7PQ208作为目标仿真芯片。 2、用1中所设计的的三线八线译码器（LS74138）生成一个LS74138元件，在Xilinx ISE 9.2软件原理图设计平台上完成LS74138元件的调用，用原理图的方法设计三线八线译码器（LS74138），实现编译，仿真，管脚分配和编程下载等操作。四、实验步骤： 1、三线八线译码器（LS 74138）VHDL电路设计 (1)三线八线译码器（LS74138）的VHDL源程序的输入打开Xilinx ISE 6.2编程环境软件Project Navigator，执行“file”菜单中的【New Project】命令，为三线八线译码器（LS74138）建立设计项目。项目名称【Project Name】为“Shiyan”,工程建立路径为“C:\Xilinx\bin\Shiyan1”，其中“顶层模块类型（Top-Level Module Type）”为硬件描述语言（HDL），如图1所示。图1 点击【下一步】，弹出【Select the Device and Design Flow for the Project】对话框，在该对话框内进行硬件芯片选择与工程设计工具配置过程。

专用集成电路AD的设计

A/D转换器的设计一．实验目的：（1）设计一个简单的LDO稳压电路（2）掌握Cadence ic平台下进行ASIC设计的步骤；（3）了解专用集成电路及其发展，掌握其设计流程；二．A/D转换器的原理： A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。符号框图如下：数字输出量常用的几种A/D器为; (1):逐次比较型逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB 开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。 (2): 积分型积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 (3):并行比较型/串并行比较型

并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级型AD，而从转换时序角度又可称为流水线型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。一．A/D转换器的技术指标: (1）分辨率,指数字量的变化，一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2^n的比值。分辨率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 (2）转换速率,是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级，属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位ksps 和Msps，表示每秒采样千/百万次。 (3）量化误差，由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。（4）偏移误差，输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。（5）满刻度误差，满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。（6）线性度，实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。三、实验步骤此次实验的A/D转换器用的为逐次比较型，原理图如下：

pt100温度测量电路图(电子发烧友)

PT100与热敏电阻相反,热敏电阻温度越高电阻值越小 pt100温度测量电路,温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 范围. 整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分. 前置放大部分原理图如下: 工作原理: 传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间内,电阻值为 100 至 280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式： Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：

单片机的 10 位 A/D 在满度量程下，最大显示为 1023 字，为了得到 PT100 传感器输出电压在显示 500 字时的单片机 A/D 转换输入电压，必须对传感器的原始输出电压进行放大，计算公式为：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃ ) ，（Vcc＝系统供电＝5V），可以得到放大倍数为 10.466 。关于放大倍数的说明：有热心的用户朋友询问，按照 (500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到 10.466 的结果，而是得到 11.635 的结果。实际上，500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的，自然得到的数字仅仅为 450 个字，因此，公式中的500℃ 在实际计算时的取值是 450 而不是 500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。其实，计算的方法有多种，关键是要按照传感器的mV/℃ 为依据而不是以被测温度值为依据，我们看看加上非线性校正系数：10.47*1.1117=11.639499 ，这样，热心朋友的计算结果就吻合了。运算放大器分为两级，后级固定放大 5 倍（原理图中 12K/3K+1=5），前级放大为：10.465922/5=2.0931844 倍,为了防止调整时的元器件及其他偏差，使用了一只精密微调电位器对放大倍数进行细调，可以保证比较准确地调整到所需要的放大倍数(原理图中 10K/(8K2+Rw)+1)。通常，在温度测量电路里，都会有一个“调零”和另一个“调满度”电位器，以方便调整传感器在“零度”及“满度”时的正确显示问题。本电路没有采用两只电位器是因为只要“零度”调整准确了，就可以保证整个工作范围的正确显示，当然也包括满度时的最大显示问题了。那么，电路中对“零度”是如何处理的呢？它是由单片机程序中把这个“零度”数字直接减掉就是了，在整个工作范围内，程序都会自动减掉“零度”值之后再作为有效数值来使用。当供电电压发生偏差后，是否会引起传感器输入的变化进而影响准确度呢？供电变化后，必然引起流过传感器的电流发生变化，也就会使传感器输出电压发生变化。可是，以此同时，单片机的供电也是在同步地接受到这种供电变化的，当单片机的 A/D 基准使用供电电压时，就意味着测量基准也在同步同方向发生变化，因此，只要参数选择得当，系统供电的变化在 20% 之内时，就不会影响测量的准确度。(通常单片机系统并不允许供电有过大的变化，这不仅仅是在温度测量电路中的要求。）

专用集成电路设计

专用集成电路课程设计简易电子琴通信工程学院 011051班侯珂

01105023 目录 1 引言 (1) 1.1设计的目的 (1) 1.2设计的基本内容 (2) 2 EDA、VHDL简介 (2) 2.1EDA技术 (2) 2.2硬件描述语言——VHDL (3) 2.2.1 VHDL的简介 (3) 2.2.2 VHDL语言的特点 (3) 2.2.3 VHDL的设计流程 (4) 3 简易电子琴设计过程 (5) 3.1简易电子琴的工作原理 (5) 3.2简易电子琴的工作流程图 (5) 3.3简易电子琴中各模块的设计 (6) 3.3.1 乐曲自动演奏模块 (7) 3.3.2 音调发生模块 (8) 3.3.3 数控分频模块 (9)

3.3.4 顶层设计 (10) 4 系统仿真 (12) 5 结束语 (14) 收获和体会.................................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 .. (15) 附录 (16)

1 引言我们生活在一个信息时代，各种电子产品层出不穷，作为一个计算机专业的学生，了解这些电子产品的基本组成和设计原理是十分必要的，我们学习的是计算机组成的理论知识，而课程设计正是对我们学习的理论的实践与巩固。本设计主要介绍的是一个用超高速硬件描述语言VHDL设计的一个具有若干功能的简易电子琴，其理论基础来源于计算机组成原理的时钟分频器。摘要本系统是采用EDA技术设计的一个简易的八音符电子琴，该系统基于计算机中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，它可以通过按键输入来控制音响。系统由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三个部分组成。系统实现是用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、整合。本系统功能比较齐全，有一定的使用价值。关键字电子琴、EDA、VHDL、音调发生 1.1 设计的目的本次设计的目的就是在掌握计算机组成原理理论的基础上，了解EDA技术，掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想，通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识，例如本课程设计就是基于所学的计算机原理中的时钟分频器和定时器的基础之上的，通过本课程设计，达到巩固和综合运用计算机原理中的知识，理论联系实际，巩固所学理论知识，并且提高自己通过所学理论分析、解决计算机实际问题的能力。

集成电路设计与集成系统专业完全解析

集成电路设计与集成系统专业（本科、学制四年) Integrated Circuit Design & Integrated System 一、专业简介集成电路设计和应用是多学科交叉高技术密集的学科，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的重要标志。“集成电路设计和集成系统”是国家教育部2003年最新设立的本科专业之一。目前国内外对集成电路设计人才需求旺盛。本专业主要以培养高层次、应用型、复合型的芯片设计工程人才为目标，为计算机、通信、家电和其它电子信息领域培养既具有系统知识又具有集成电路设计基本知识，同时具有现代集成电路设计理念的新型研究人才和工程技术人员。二、培养目标和培养范围培养目标：本专业以集成电路设计能力为目标，培养掌握微电子和集成电路基本理论、现代集成电路设计专业基础知识和基本技能，掌握集成电路设计的EDA工具，熟悉电路、计算机、信号处理、通信等相关系统知识，能够满足集成电路设计领域及相关行业工作需求，从事集成电路设计和集成系统的研究、开发和应用。具有一定创新能力的适应现代化建设和当前急需的高级技术人才。培养范围：本专业学生将具有以下方面的知识与能力： 1、扎实的数理基础和外语能力； 2、充实的社会科学知识，在文、史、哲、法、社会和政经等领域有一定的修养； 3、模拟、数字电路基本原理与设计的硬件应用能力； 4、信息系统的基本理论、原理与设计应用能力； 5、计算机和网络的基本原理及软硬件应用能力； 6、微电子及半导体器件基本理论知识； 7、集成电路基本理论与原理以及集成电路设计与制造基本知识； 8、集成电路设计、制造和EDA技术的基本知识与应用能力。三、就业方向集成电路以及电子整机设计及制造等领域从事科研、教学、科技开发、生产管理和行政管理等工作；继续深造攻

复旦微电子《电子线路与集成电路设计》专业课程考试大纲

复旦大学2007年入学研究生《电子线路与集成电路设计》专业课程考试大纲本复习大纲是为了便于考生对《电子线路与集成电路设计》课程进行复习而制定。大纲提供了一些参考书目录，考生可以根据自己的实际情况选择合适的参考书。第一部分模拟电路考试题型：问答题，分析计算题。参考书：①童诗白等，模拟电子技术基础（第三版），高等教育出版社，2001年 ②谢嘉奎等，电子线路线性部分（第四版），高等教育出版社，1999年 ③蓝鸿翔，电子线路基础，人民教育出版社，1981年总分：50分一、电路分析（③的第一章或其他电路分析教材）基本电路定律与定理：掌握基尔霍夫电压与电流定律；等效电压源定律；等效电流源定律；叠加原理。能够运用节点电压法求解线性电路网络。线性电路的一般分析方法：能够写出线性电路网络的传递函数。了解稳态分析和瞬态分析的基本概念。掌握线性网络幅频特性、相频特性的基本概念。能够利用波特（Bode）图进行频率特性分析。二、半导体器件（①或②）了解PN结的结构与原理，掌握PN结的伏安特性。掌握半导体二极管的特性曲线和特性参数及其基本应用：整流、限幅、钳位。双极型晶体管：了解双极型晶体管的结构和放大原理；掌握双极型晶体管的伏安特性；晶体管的基本模型，掌握双极型晶体管的交流小信号等效电路，并能计算其中的各个参数。场效应晶体管：掌握场效应晶体管的结构和工作原理，分清6种类型场效应管的区别；掌握场效应晶体管的交流小信号等效电路，并能计算其中的各个参数。三、基本放大电路（①或②）放大电路的性能指标：

增益（放大倍数）、输入阻抗、输出阻抗，掌握它们的概念与计算方法。晶体管共射放大电路：分清直流通路与交流通路；用近似估算法确定放大电路的直流工作点；用小信号等效电路方法估算放大电路的性能指标：增益、输入阻抗、输出阻抗；用图解法确定输出动态范围以及输出波形失真情况。晶体管共基和共集放大电路：了解上述两种电路的工作原理和电路特点；能够简单估算上述两种放大电路的性能指标：增益、输入阻抗、输出阻抗；熟悉三种接法的放大电路性能指标的异同，能够在不同场合正确选择合适的电路；了解三种接法的放大电路在频率特性方面的异同。场效应管共源放大电路：能够根据场效应晶体管的伏安特性确定放大电路的直流工作点；用小信号等效电路方法估算放大电路的性能指标。差分放大电路：熟悉差分放大电路的工作原理和电路特点；掌握差分放大电路的性能指标估算方法。互补输出电路：熟悉互补输出电路的工作原理和电路特点；了解互补输出电路中产生交越失真的原因以及消除方法。多级放大电路：掌握多级放大电路的增益、输入阻抗、输出阻抗的估算方法。四、放大电路中的负反馈（①或②）反馈的基本概念：正确理解开环与闭环、正反馈与负反馈、直流反馈与交流反馈、电压反馈与电流反馈、串联反馈与并联反馈等概念；能够正确运用瞬时极性法判断反馈的极性。负反馈放大电路的组态：正确判断四种不同的负反馈组态；掌握四种不同负反馈组态的电路特点以及对电路性能产生的各种影响的异同；能够根据需要在电路中引入合适的反馈形式。深度负反馈放大电路的分析：掌握深度负反馈放大电路的计算方法。负反馈放大电路的自激振荡及消除方法：了解负反馈放大电路自激振荡产生的原因，了解消除振荡的方法。五、集成运算放大器及其应用基础（①或②）熟悉集成运算放大器的性能参数：差模增益、共模增益、共模抑制比、输入失调、单位增益带宽、转换速率等。基于集成运放构成的线性电路的基本分析方法：

集成电路版图设计方法及发展趋势

摘要：随着微电子工艺特征尺寸的不断缩小，集成电路技术的发展呈现部分新的特征。顺应时代技术潮流，我们将带领大家一起深入了解一下集成电路发展技术及发展趋势。集成电路的应用范围广泛，门类繁多。其分类方法也多种多样,大体上可以按照结构、规模和功能三方面来进行分类。目前集成电路设计有几种主要设计方法，包括全定制设计方法、定制设计方法、半定制设计方法和可编程逻辑电路设计方法。然后，让我们一起总结一下版图设计中的技巧，诸如：合并公共区域、减线法等。最后我们将回顾一下集成电路的发展历程及趋势，有针对性地设想一下版图设计技术的未来动态，为将来的就业做好准备。关键词：集成电路设计、版图设计、定制版图设计、SC设计方法、BLL设计方法、GA设计方法、IS技术等一、引言纵观人类文明发展历程，科学技术手段解放人类生产力，人类创造科技，科技反过来推进人类文明发展的进程。18世纪末至19世纪初，以伽利略自由落体定律、开普勒行星运动三大定律和牛顿力学为理论基础，以“瓦特发明蒸汽机”为标志的第一次产业革命，产生了近代纺织业和机械制造业，是人类进入利用机器延伸和发展人类体力劳动的时代。19世纪末至20世纪初，以1820年奥斯特、法拉第的电磁理论和麦克斯韦发现的电磁波理论为基础，以实用的发电机应用于工业为标志的第二次技术革命。当前，我们正在经历着以电子信息

技术为代表的新的技术革命。有人认为，从20世纪中期，人类进入了继石器时代、青铜器时代、铁器时代之后的硅器时代。随着新世纪的到来微电子技术已经成为了整个信息时代的标志和基础。顺应时代潮流，版图设计基于集成设计诸多方法中的一种，具有它独特的存在价值和优势。结合自身实际情况，版图设计是我们电子信息科学与技术专业的基础课，且是我们将来从事就业的主要方向。不管是个人兴趣还是以后就业需求，完成版图设计这一课题的论文设计，将有助于自身加深对该领域的了解与认识，一边印证自己上课所学的内容，一边不断地扩充新的领域和知识，更重要的是通过这次论文设计将有助于自己加深对该专业课程的总结和提炼，并在所学内容的基础上不断凝练和升华，提供了很好的“学有所用，学以致用”实践平台。二、集成电路分类、设计途径和设计特点集成电路的应用范围广泛，门类繁多。其分类方法也多种多样。集成电路按结构可分为单片集成电路和混合集成电路两大类，单片集成电路包括：双极型、MOS型（NMOS、PMOS）、BI MOS型（BIMOS、BICMOS）混合集成电路则包括：薄膜混合集成电路和厚膜混合集成电路两种；根据集成电路规模的大小，通常将集成电路分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路，集成电路规模的划分主要是根据集成电路中的器件数目，即集成电路规模由集成度确定。根据集成电路的功能可以将其划分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路三

集成电路的设计方法探讨

集成电路的设计方法探讨摘要：21世纪，信息化社会到来，时代的进步和发展离不开电子产品的不断进步，微电子技术对于各行各业的发展起到了极大的推进作用。集成电路（integratedcircuit，IC）是一种重要的微型电子器件，在包括数码产品、互联网、交通等领域都有广泛的应用。介绍集成电路的发展背景和研究方向，并基于此初步探讨集成电路的设计方法。关键词集成电路设计方法 1集成电路的基本概念集成电路是将各种微电子原件如晶体管、二极管等组装在半导体晶体或介质基片上，然后封装在一个管壳内，使之具备特定的电路功能。集成电路的组成分类：划分集成电路种类的方法有很多，目前最常规的分类方法是依据电路的种类，分成模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。模拟信号有收音机的音频信号，模拟集成电路就是产生、放大并处理这类信号。与之相类似的，数字集成电路就是产生、放大和处理各种数字信号，例如DVD重放的音视频信号。此外，集成电路还可以按导电类型（双极型集成电路和单极型集成电路）分类；按照应用领域（标准通用集成电路和专用集成电路）分类。集成电路的功能作用：集成电路具有微型化、低能耗、寿命长等特点。主要优势在于：集成电路的体积和质量小；将各种元器件集中在一起不仅减少了外界电信号的干扰，而且提高了运行

速度和产品性能；应用方便，现在已经有各种功能的集成电路。基于这些优异的特性，集成电路已经广泛运用在智能手机、电视机、电脑等数码产品，还有军事、通讯、模拟系统等众多领域。 2集成电路的发展集成电路的起源及发展历史：众所周知，微电子技术的开端在1947年晶体管的发明，11年后，世界上第一块集成电路在美国德州仪器公司组装完成，自此之后相关的技术（如结型晶体管、场效应管、注入工艺）不断发展，逐渐形成集成电路产业。美国在这一领域一直处于世界领先地位，代表公司有英特尔公司、仙童公司、德州仪器等大家耳熟能详的企业。集成电路的发展进程：我国集成电路产业诞生于六十年代，当时主要是以计算机和军工配套为目标，发展国防力量。在上世纪90年代，我国就开始大力发展集成电路产业，但由于起步晚、国外的技术垄断以及相关配套产业也比较落后，“中国芯”始终未能达到世界先进水平。现阶段我国工业生产所需的集成电路主要还是依靠进口，从2015年起我国集成电路进口额已经连续三年比原油还多，2017年的集成电路进口额超过7200亿元。因此，在2018年政府工作报告中把推动集成电路产业发展放在了五大突出产业中的首位，并且按照国家十三五规划，我国集成电路产业产值到2020年将会达到一万亿元。中国比较大型的集成电路设计制造公司有台积电、海思、中兴等，目前已在一些技术领域取得了不错的成就。集成电路的发展方向：提到集成电路的发展，就必须要说到摩尔定律：集成度每18个月翻一番。而现今正处在

根据PT100的温度测量系统

前言传感器技术在信息采集、信息传输和信息处理中，属于前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在各个领域广泛应用，比如在工农业生产中需要实时测量温度等等。因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。本设计应用性比较强，设计系统可以作为温度测量显示系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、生产温度监控系统等等。本课题主要任务是完成环境性强等优点。课程设计任务本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，A/D转换模块，时钟模块，数据处理与控制模块，温度、时间显示模块六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度测量与显示，完成了课题所有要求。摘要：本文采用AT89S51单片机，TLC2543 A/D转换器，DS1302时钟芯片，AD620放大器，铂电阻PT100及8位数码管组成系统，编写了相应的软件程序,使其实现温度的实时显示。该系统的特点是：使用简便；测量精确、稳定、可靠；测量范围大；使用对象广。关键词：PT100 单片机温度测量 DS1302 Abstract：

The system contains SCM(AT89S51), analog to digital convert department (TLC2543), DS1302 chip, AD620 amplifier, PT100 platinum, LED Digital tube with six, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range. Keywords: PT100 SCM Temperature Measures DS1302 一方案设计与论证 1.1 传感器的选择由于本设计的任务是要求测量的范围为0℃～100℃，测量的分辨率为±0.1℃，综合价格以及后续的电路，决定采用线性度相对较好的PT100作为本课题的温度传感器，具体的型号为WZP型铂电阻，该传感器的测温范围从－200℃～＋650℃。具体在0℃～100℃的分度特性表见附录A所示。 1.1.1 PT100温度传感器原理 PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下： R=Ro(1+αT) 其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度。因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。 PT100是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。主要技术指标：1. 测温范围：-200℃～650℃； 2. 测温精度：0.1℃； 3. 稳定性：0.1℃。 PT100温度传感器测量范围广：-200℃～+650℃，偏差小，响应时间短，还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点，其得到了广泛的应用，本设计采用PT100作为温度传感器。

PT100温度测量电路

电阻温度检测器（RTD）除了用于测量温度的热电偶，仪器仪表工程师经常使用电阻温度检测器或RTD。这些设备的直流电阻变化（几乎）作为线性温度的函数。或许其中最常见的是PT100，铂为基础的传感器，其电阻在0℃，正是100欧姆，（见表1）。由于传感器的温度升高其电阻也是如此，在一个合理的线性方式。表1显示了一个PT100传感器的电阻随温度的变化。而温度系数略有不同在一个很宽的温度范围内，（通常为0.0036至0.0042欧姆/ o C），它可以被认为是合理恒定在50或100 o C范围内。普遍接受的平均温度系数为0.00385欧姆每oC。据此，PT100往往可以在不超过这个范围线性化使用提供相应的系数进行评估。这个装置也能承受的温度范围很广，从-200到800 o C的能力，以及一些应用中的温度系数的变化可以容忍的。此外，PT100提供了稳定和可重复的温度特性。对于给定的基极电阻R O，一个RTD电阻在T o C为：或 α α o o R T R T T T T R T R - = - - + = ) ( )) ( 1( ) ( ... (1) 其中R O是基极电阻对应到T O ，（在0 o C 100欧姆）和是温度系数（每o C 0.00385Ohms）。因此，R（100℃）= 138.5欧姆。这种近似提供了相当良好的温度估计高达约300℃，如图1所示，在此之后，非线性就不言而喻了。图1。RTD线性模型与实际特性方程（1）假设，在RTD的非线性特性可以忽略不计，即该设备完全是线性的，而许多应用这种近似是可以接受的，这里需要一个更精确的非线性模型，必须使用，如公式概述（ 2）。 ) ) 100 ( 1( ) (3 2T T C BT AT R T R o - + + + =（2）其中：A = 3.908E - 3，B = - 5.775E - 7和C = - 4.183E - 12 T <0，C =为T 0> 0。

Pt100热电阻的测温电路

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Pt100 RTD temperature measurement circuit [Abstract] RTD temperature measurement is based on the value of the metal conductor resistance increases with temperature for this feature temperature measurement. Most of the thermal resistance of pure metallic material, is currently the most widely used platinum and copper, in addition, have now begun using nickel, manganese and rhodium and other material thermal resistance. Mainly by using thermal resistance sensor resistance changes with temperature to measure the temperature and the characteristics and temperature-related parameters. Accuracy in the detection of relatively high temperature of the occasion, the sensor for comparison. Present a more extensive material for the thermal resistance of platinum, copper, nickel, etc., they have the resistance temperature coefficient, linearity, and stable performance, wide temperature range, easy to process and so on. Used to measure -200 ℃ ~ 500 ℃ temperature range. Temperature measurement system is widely used, involving all aspects of all walks of life, in a variety of different fields have an important position. Extend from the lower cost of open range, the system stability, reliability starting to design a Pt100 platinum resistance temperature sensor signal collection device temperature measurement system. Measuring system can measure not only until the indoor temperature, but also can measure the temperature of the liquid, etc., in practice, this system is stable, reliable, simple and practical circuit design. [Keywords] Sensors Pt100 RTD Temperature measuremen t 目录