电压电流转换电路

课程设计评定意见

《模拟电子技术》课程设计说明书电压电流转换电路

学院：电气与信息工程学院

学生姓名：**

指导教师：龙卓珉职称/学位：讲师/硕士

专业：通信工程

班级：通信1302班

学号：**********

完成时间：2015年6月

《模拟电子技术》课程设计任务书

该设计介绍了电压电流转换电路的工作原理，它是一种简易转换电路，主要是采用一些简单的电器组合而成。电路是由直流稳压电源，电压比较电路，放大电路组成。直流稳压电源为单相小功率电源，它还将频率为50Hz,有效值为220V 的单相交流电压转换为幅值稳定，输出电流为几十安以下的直流电压。单相交流电经过电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路转换为稳定的直流电压。电压电流转换电路主要是利用放大器对输入电压进行放大或者衰减，在最终的电压输出端接入一个适当的电阻从而将输出电压转换为预期大小的电流。

关键词：电压电流转换电路；直流稳压电源。

1 绪论 (1)

2 直流稳压电源 (2)

2.1直流稳压电源的设计 (2)

2 .1.1 整流电路 (2)

2 .1.2 滤波电路 (3)

2 .1.3 稳压电路 (3)

2 .2 直流稳压电源电路参数确定 (3)

2 .2.1 三端集成稳压器的选择 (3)

2 .2 .2 整流电路参数选择 (4)

2 .2 .3 确定变压器容量和次级电压 (4)

2 .2 .4 滤波电容容量和选择 (4)

2.3 制作与调试 (4)

2.3.1 制作 (4)

2.3.2 调试注意事项 (5)

2.3.3 调试与测量 (5)

2.3.4误差分析 (5)

3 电压电流转换电路设计方 (6)

3.1 方案论证 (6)

3.2 单元电路的原理及元器件参数计算与选择 (8)

3.2.1 LM324组成的电压比较电路 (8)

3.2.2 放大电路 (9)

3.2.3参数设计 (9)

3.3 电压电流转换设计的仿真与制作 (11)

3.3.1仿真电路的建立与测试 (11)

3.3.2 0-5V/0-10mA (11)

3.3.3 0-10V/0-10mA (12)

3.3.4 -10～10V/4～20mA (13)

3.4 制作 (13)

4 测试 (14)

4.1 调试 (14)

4.2 测量结果 (14)

4.3 误差分析 (15)

5设计总结与体会 (15)

参考文献 (16)

致谢 (17)

附录……………………………………………………………………………

附录A 使用说明 (18)

附录B元件清单 (18)

附录C 实验电路仿真图 (19)

附录D 实物图 (21)

1绪论

由于物理学的的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步，电子技术是对电子信号进行处理的技术，电子技术是电类专业的一门重要的技术基础课，它更是是否学好电类专业的关键之一。要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器件的原理、电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，课程设计就是电子技术教学中的重要环节。

在工业控制和许多传感器的应用电路中,摸拟信号一般是以电压形式输出。但在以电压方式长距离传输模拟信号时,信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减,信号接收端的输入电阻越低,电压衰减越大。为了避免信号在传输过程中的衰减,可增加信号接收端的输入电阻,但信号接收端输入电阻的增加,导致传输线路抗干扰性能降低、易受外界干扰、信号传输不稳定，因此在长距离传输模拟信号时,不再采用电压输出方式,而应把电压输出转换成电流输出。另外许多常规工业仪表中,以电流方式配接也要求输出端将电压输出转换成电流输出。电压电流转换器就是把电压输出信号转换成电流输出信号,有利于信号长距离传输或满足工业仪表中电流配接的要求。

2 直流稳压电源

2.1 直流稳压电源的设计

2.1.1 整流电路

整流电路是把变压器变换后的交流电压1U 转换成脉动的直流电压2U 。此处我们选用单相桥式整流电路，它效率较高，使用比全波整流方便，变压器无需抽头，其原理图见图1。整流二极管承受的最大反向电压为整流二极管承受的最大反向电压为22U （2U 为ab 端电压的有效值），整流输出电压的平均值

20.9L U U =。整流二极管是两两轮流导通的，所以流过每只二极管的平均电流为

12/45.0R U I D =,电压电流波形图见图2。

图1 单相桥式整流电路图

图2桥式整流电路的工作波形

2.1.2 滤波电路

滤波电路是用来滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。由于该直流稳压源输出电流不需很大，且负载几乎没什么变化，所以我们选用结构较简单的电容滤波电路，电容滤波电路简单，负载直流电压L V 较高，纹波也较小。

滤波电容C 应满足： （1） 式中T 为输入交流信号周期；R 为整流滤波电路的等效负载电阻。整流滤波电路

原理图如图3所示。

图3整流滤波电路原理图

(3~5)2T C R

2.1.3 稳压电路

稳压二极管：稳压电路可以利用稳压二极管的反向击穿特性。利用pn 结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。

三端集成稳压器：三端集成稳压器是一种串联式调整式稳压器，内部设有过热、过流和过压保护电路。将整流滤波后的不稳定的直流电压接到三端集成稳压器输入端，经三端稳压器后在输出端得到某一值的稳定的直流电压。在本设计只需固定的12±V 和+5V 电源即可，因此选用固定三端稳压器。

2.2 直流稳压电源电路参数确定

2.2.1 三端集成稳压器的选择

因为要得到12±V 和+5V 的输出电压，且设计要求输出电流的最大值Iom=500mA ，所以选择的三端集成稳压芯片为LM7812、LM7912、LM7805。稳压器的输入电压L V 即滤波电路的输出电压。L V 太低则稳压器性能将受到影响，甚至

不能正常工作；L V 太高稳压器功耗增大，会导致电源效率下降。L V 最低必须保证输入、输出电压之差大于2-3v 。同时考虑电网电压下浮10%时，滤波电容上的电压也会下浮10%。综合考虑以上因素，稳压器输入电压取L V =18V 。

2.2.2 确定变压器容量和次级电压

滤波电容上电压的平均值应取变压器次级电压的1.2倍，前面分析中稳压器输入电压取18v ，故变压器次级电压应为:V V 152.1/18= （2）

稳压器输出功率W mA V 350012=⨯（3）

稳压器自身功率W mA V V 3500)1218(=⨯-（4）

小功率变压器效率可达90%，则变压器容量为W W W 10%90/)36(=+（5）

2.2.3 整流电路参数选择

稳压器LM7812、LM7912所在的电路中,二极管最大反向工作电压：

V U U rm 17414.112414.12=⨯=>

稳压器LM7805所在电路中，二极管最大反向工作电

压:V U U rm 21414.115414.12=⨯=⨯>