电源电压检测电路设计
目录
引言 (1)
1多功能计时器简介与电路设计目标 (1)
1.1多功能计时器简介 (1)
1.2电路设计目标 (3)
2 315M无线遥控系统概况 (3)
2.1无线发射组件特性 (3)
2.2无限接收组件特性 (5)
3 电压检测与遥控指示电路设计 (6)
3.1 锂电池放电特性分析 (6)
3.2 运放LM393用于稳压电路分析 (6)
3.3 TL431精密可调并联稳压器的特性分析 (9)
3.4 电压检测电路的设计 (9)
3.5 电压检测与遥控指示电路设计 (10)
4 实验结果及分析 (10)
4.1实验结果 (10)
4.2不足之处 (11)
总结 (11)
参考文献 (11)
英文摘要...................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 (12)
附录 (13)
多功能计时器电源电压检测与遥控指示电路设计
电子系1101班姓名
指导老师摘要：随着锂电池可充电技术的成熟，该技术目前已经得到广泛的应用，相对于一次性充电电池，可充电电池具有循环利用、高效节能、环保等特点。可充电电池在经过放电后，会出现电池电压过低现象，如果不能及时的告诉工作人员，常常会造成一些不必要的损失。利用电池放电电量降低电压随着降低的原理，在电池电量降到正常工作的底线时，以此对应的输出电压值为临界点，或者稍微提高一点，当电池电压低于这个值后，利用电路通过蜂鸣器报警，以此来提醒工作人员进行充电或者更换电池。此方式运用于工作人员必须在场的情形下，因此有一定的局限性。另一方面，在当今无线遥控、无线传输也日益普遍的情况下，让电池低电量报警器与无线遥控相结合，在一定的范围内，工作人员可以收到报警，从而及时的更换电池或者进行充电，给工作人员带来了极大的方便。
关键词：多功能计时器；电池低电量报警；无线遥控
引言
随着科技的不断发展，电池容量设计的增大，对于电源电压实时监控的需求愈发强烈，目前国内很多厂家都相继推出了各种电源监控系统，如华为公司的电池动力及环境监控系统，以及ERICSSOM公司的电源监控子系统等，都已经具备非常高的水平以及实用价值。锂电池供电日益增加的状况下，当电量不足时，必须及时告知工作人员，以便做出相应的应急处理；另一方面，无线遥控功能也日益普遍，为了达到控制界面的简约化，如何将两种功能状态通过单一的指示灯来表征，则需要进行一番应用研究。
1多功能计时器简介与电路设计目标
1.1多功能计时器简介
多功能计时器是一种用来精确计时的电子装置，它的主要功能有时间显示、倒计时、定时报警等，通常是由一个主控芯片对电路进行调控，如单片机等，采用晶体振荡器来提供一个时钟信号，通过主控芯片的控制在多位数码管上进行时间显示，有的还具有遥控、语音等功能。由于现代科技的发展，各种芯片价格便宜且性能稳定，因此得到了广泛的使用。
本次设计的目标是为实验室的多功能计时器提供电源电压检测，计时器属于
精密电子仪器，电源的稳定与否关系到计时器的走时与显示等，因此不能大意。另外由于美观、减小体积等因素，将整个模块与计时器模块、无线遥控模块整合到了一起，使得整个电路简洁，方便。多功能计时器显示面如图1.1所示：
计时器电源采用了一块12伏锂电池进行供电，最低工作电压为10.5V ，将此电压值设为最低值，在此基础上将电压调高一点，将之设定为11.3V ，为警戒值。
计时器外部由时间对位调整、储存、复位、开始以及三种模式选择键、电源开关共11位构成，前后均有4个LED 数码管进行同步显示。两种工作模式分秒/时分模式、正/倒计时显示方式。多功能计时器操作面如图1.2所示：
计时器内部主要是由时钟电路、计时电路、控制电路和显示电路等几部分组成，其中时钟电路为计时器提供基本的时钟信号，而计时电路则完成相应的计时
功能，整个计时电路由分十位计数器、分个位计时器、秒十位计数器、秒个位计
图1.1实验室多功能计时器显示面
图1.2 实验室多功能计时器操作面
数器构成。控制电路由复位电路、启动电路组成，计时结果由数码管进行显示。 1.2电路设计目标
计时器电路板上有一个指示灯，计时器正常工作电压为12V 左右，在锂电池电压高于11.3V 的时候指示灯为绿灯，低于11.3V 时指示灯变为红色表示电池电量不足，需要更换电池。当电压小于10.5V 后，电路断开电池不再为计时器供电，以此保护计时器不受损坏。
315M 无线遥控器遥控复位过程中信号指示灯为红色，随后显示绿灯表示计时器电源电量充足放心使用，当电压低于11.3V 后，指示灯变为红色，提醒工作人员更换电池。整个电路简洁明了，方便使用。 2 315M 无线遥控系统概况 2.1无线发射组件特性
无线遥控技术在日常生产生活中已经得到了广泛应用,例如车辆防盗系统、家庭防盗系统以及其他电器遥控装置上。多功能计时器上的遥控电路由无线发射模块和接收模块组成。
根据功能实现无线发射模块可以分为1键、2键、4键三种发射器，其主要原理都是一样的，只是发射方波的宽度不同或者调制高频载波的频率不同，导致已调制波不同。1键无线发射器只有一种已调制波，2键的2种......以此类推。以下是不同的无线遥控器。不同型号的无线遥控器如下图2.1所示：
发射模块技术参数：
发射距离：10-50米，受环境影响
图2.1不同型号的无线遥控器
工作电压：12V
调制方式：ASK
发射功率：10mW
发射频率：315Mhz
外接天线：25cm普通多芯或单芯线
引脚排列从左→右：（DATA；VCC；GND）
针脚定义如表2.2所示:
表2.1 发射模块引脚定义
脚位名称功能说明
1 ATAD 数据输入端
2 VCC 电源正极
3 GND 电源负极
其典型应用电路如图2.2所示。
图2.2 典型无线发射模块电路图
当按下按钮后，PT2262与之相连的针脚变成高电平，随之进入触发状态。F05V为一个超外差模块。使用时接入+3V的高电平，17脚高电平接入为唤醒状态时可以发出对应的信号。LED的功能是检测F05V是否供电。
F05V、J05V有休眠功能，低电平休眠，高电平唤醒。1-8脚为三态地址编码。每一位地址都可以有悬空、接地和高电平三种状态。不需要时可以把它们全部悬空。2262和2272的地址编码一致。
2.2无限接收组件特性
接收电路从工作方式分,可以分成超外差接收方式和超再生接收方式。超再生式接收方式具有电路简单、性能适中、成本低廉的优点所以在实际应用中被广泛采用。
超再生接收模块采用LC 振荡电路，输出的数据信号为TTL 电平，可直接至解码器或者与单片机配合，灵活方便并且价格低廉，所以被广泛使用。 接收模块技术参数如下：
工作电压：5V 静态电流：4mA 接收频率：315Mhz
接收灵敏度：－105DB 外接天线：32CM 单芯线 脚位及使用说明见下表2.3。
接收模块一共有四个外部接口，上面有英文表示。“VCC”表示接电源正极，“ DATA”表示输出，“GND”表示接电源负极。
使用前要接上50欧姆1/4波长的天线，并且天线应该是直的，以达到最佳的接收效果，波长=光速/频率，其典型应用电路如图2.3所示：
表2.2 接收模块引脚定义
脚位 名称 功能说明 1 ANT 接天线端 2 VCC 电源正极 3. 4 DA TA 数据输出 5
GND
电源负极
图2.3 典型无线接收模块电路图
如上图，当超外差接收模块J05V为工作状态时。当PT2262的10-13脚为高电平或接地时，PT2272M4的10-13脚就会有对应的输出，随之与之相连的LED 就会发光、熄灭。它们的作用都是来检测对应针脚的电平高低状态，并将之显示出来。
3 电压检测与遥控指示电路设计
3.1 锂电池放电特性分析
下图是3.7V锂电池常温下放电时电压随时间变化。
图3.1 1300mah锂聚合物电池在常温下放电的特性曲线
图3.1为1300mah容量锂电池在常温下不同倍率放电的特性曲线。横坐标表示时间，单位为分（min）；纵坐标表示电压（V)，在0-4分的时间内，电量全部耗光，从上图可以看到，当锂电池电压在3.9V-3.3V放电过程中电压较为平稳。当放电电压低于3.3V后，电压急剧降低。当锂电池电压低于2.5V后，继续放电电池随之损坏。普通干电池放电过程中电压是慢慢降低的，同普通干电池相比，锂电池在大电流放电情况下是非常容易产生损坏，所以当电压小于3V左右时必须停止放电。由于不可能观察到电压的实时情况，或者不可能为电池安装一个实时仪表进行监控，所以电压检测电路非常有必要。
3.2 运放LM393用于稳压电路分析
电流互感器一般的作用是检测和测量电器设备的运行情况，在本电路中同样如此，LM393的2、3脚也就是正反端分别接R2的两端，8脚接入15V电压，4
脚接地。1脚通过一个74系列的比较器输出一个控制脉冲。LM393是一个2电压比较器。它的实际应用很广泛，如构成基本比较器电路、驱动CMOS 电路、驱动TTL 电路、低频运算放大器等。由他所构成的电压检测原理图如图3.2所示：
运放LM393用于稳压电路分析，他在其中起到稳压的作用。他的针脚如图3。3所示：
LM393的工作电压范围很宽，一般为2-36V （单电源），它的外部为8针脚，8脚VCC 、4脚接地。另外比较器的所有没有用的引脚必须接地。
根据以上的理论，我们分析一个更加复杂的逆变器用的欠压过压保护电路，12V 的电源正常波动为
10.5V-15V ，当电压大于15V 时，D1处于导通状态，LM393比较器反向输入端电压大于正向输入端电压，比较器输出高电平，逆变器关闭。当电压小于10.5V 时，比较器同样输出高电平，3525的PWN 输出关闭，由于LM393的0脚和
3
图3.3 LM393内部结构图
图3.2 电压检测电路原理图
脚接入一个正反馈电阻R5，电路具有回差。当电压又恢复到12.2V ，比较器会反转，逆变器重新启动，具体电路如图3.3所示：
上述电路的不足之处在于进入低压保护状态后的电源电压恢复到12.2V 后，电路重新开始启动，逆变器工作不了多长时间随之又进入欠压保护状态，然后电源电压又恢复到12.2V ...容易对逆变器造成损害。改进措施：可以调整电阻R5的值来调整恢复启动时的电池电压值，把这个值设置大点，应该可避免打嗝式保护。调小R5值，恢复启动电压变大。或者加入一个可控硅，让电路进入保护状态后能自锁，以免出现上述状况，如图3.4所示：
图3.3 逆变器电压检测电路图
图3.4 改进后的电压检测电路图
3.3 TL431精密可调并联稳压器的特性分析
TL431在本设计中的作用为精密并联稳压器，它也叫三端可编程基准电压源。有些时候可以把它代替稳压二极管。它的作用在于输出电压用两个电阻就可实现2.5V-36V 的电压转变。三个针脚分别为参考端、阳极和阴极，其原理框图如图3.5所示：
当运放的同相端Reference 电压大于基准电压Vref 时，输出端有电流输出，且通过一个NPN 三极管起到一个放大的作用。 3.4 电压检测电路的设计
其中LED 为一个双色灯，LM393为比较器，QS 为TL431精密稳压器，U5为非门SN7405。计时器电池接入，整个电路起到一个稳压的作用。
图3.5 TL431原理框图
图3.6 电压检测电路
3.5 电压检测与遥控指示电路设计
电压检测与遥控指示电路设计如图3.7所示。
图3.7 电压检测与遥控指示电路设计
当信号输入后，有遥控信号产生时，LM393反相端电位低于同相端，输出高电平，经非门U5A给LED的1脚一个低电平，此时红灯点亮。LM393反相端电位高于同相端电压，输出低电平，经非门U5A后给LED的3脚一个低电平，此时绿灯亮。
4 实验结果及分析
4.1实验结果
电源电压检测模块成品展示：
图4.1电源电压检测电路
整个电源电压保护电路最终实现了10.5V欠压停止电源输出的功能。并且当
电压小于11.3V后，指示灯变红相应的信号提示。
4.2不足之处
整个遥控信号的有效距离只有9-10米，使用信号倍增器后，有效距离能够达到18-20米，信号容易受到环境的干扰，有效距离会降低。
总结
本设计通过研究逆变器欠压过压保护电路，以及对精密可调并联稳压器TL431、运放LM393的分析，结合315M无线遥控系统，设计出一套专门给实验室多功能计时器电源供电的稳压保护电路。本设计电路简单，能够在电源电压低于一定值后有效地停止供电，从而保护锂电池和整个计时器不受损坏。
通过对本论文的设计与分析，让我对模拟电子技术这门课程的理解更加深刻，同时也对EWB、Protel99SE等软件的应用更加熟练，尽管在试验设计和参与成品制作中出现了各种困难和错误，但是在张老师的指导更正和查找资料下得以不断的改正与完善，最终完成本论文及试验设计。在此由衷的感谢张老师。参考文献
[1] 吴赞.串联电池组电压检测电路的精度研究[J].仪器仪表学报,2008:8-15.
[2] 童诗白.模拟电子技术基础[M]. 北京:高等教育出版社, 2004:146-179.
[3] 蒋新华.电压检测电路对锂离子电池组的影响[J].电池,2005:4-26.
[4] 蒋新华.串联电池组电压测量的新方法[J].仪器仪表学报,2007:4-7.
[5] 林成涛.用改进的安时计量法估计电动汽车动力电池[J].电池,2006:2-5.
[6] 黄海江.锂离子电池安全性研究及影响因素分析[J].电池,2005.
[7] 李熠.新型电动汽车动力电池SOC估计方法研究[J].电力电子技术,2009.
[8] 徐小杰.通信电源集中监控系统发展浅析[J].电源世界,2006:13-15.
[9] 文灵.用EPROM设计时间器[J].技术物理教学,2010:46-47.
[10] 王慧泉.无线遥控电路的原理与应用[J].实验室科学,2007:66-68.
[11] 郭艾华.用于电机驱动芯片的高压电荷泵电路设计[J].电子器件,2014.
Multifunction timer voltage detection and
remote indication circuit design
Department of Electronics 1101 Name LiuRongfei
Tutor ZhangZhike Abstract：With the development of science and technology, lithium batteries and other rechargeable battery technology mature, this technology has been widely used, relative to the one-time rechargeable batteries, rechargeable batteries have repeatedly recycling, high efficiency and energy saving, environmental protection, etc. But rechargeable batteries in the cycle of repeated charge and discharge process, can appear the shortcomings, such as cell loss due to not timely tell staff, often cause some unnecessary loss. Using the battery discharge capacity to reduce the voltage as the principle of reducing, at the bottom of battery to work properly, so the corresponding output voltage value of critical point, or a little bit improve, when the battery voltage is lower than this value after using circuit through the buzzer alarm, to remind the worker to charge or change batteries. The way used in staff must be present situation to carry on the prompt, thus there are some limitations. In today's wireless remote control, wireless transmission, on the other hand, are also increasingly common situation, let the battery low battery alarm system combined with wireless remote control, in a certain range, the staff can receive alarm, so as to timely replacement battery or charge, to the staff has brought great convenience. Keywords: Multifunction timer; low battery power alarm; wireless remote control;
致谢
在这次的毕业论文中，发挥了我在学校所学到的文化知识和软件技能的应用，本论文在写作过程中，感谢张老师对我的指导，张老师渊博的专业知识教会了我很多。从论文的开题到最终的完成，张老师给予我耐心的指导和支持。在张老师身上我看到了认真的教学态度和严谨的科研精神，让我在以后的学习生活中更加的细致、认真。最后感谢学校给我们提供这次宝贵的机会以及老师同学的诸多帮助，让我在学习中成长，锻炼，不断进步。以后的学习工作中，我一定会勤奋好学，更上一层楼！
附录
Protel99SE总体设计电路图如下：
基于功率测量芯片HLW8012的功率显示表设计
基于功率测量芯片HLW8012的功率显示表设计 [摘要] 功率显示表是一种用于显示电量数据的仪表，是针对电力系统、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的。 本文主要讲述功率显示表的主要功能、硬件原理图等。该功率显示表可以对单相交流电路中的用电设备进行功率、电压和电流等参数的检测。仪表采用HLW7021作为控制MCU,以专用电能计量集成电路芯片HLW8012为电量采集的核心器件，显示电路由芯片SM1642驱动4位数码管显示。 [关键词] 功率显示模块，功率计量，功率检测，功率计量模块，，功率计量方案，HLW8012，智能家电，功率监测模块 [正文] 一、功率显示表原理 为了能够测量单相电路中的电流、电压、功率、电量和功率因系素等有效值，本次设计的采样电路以电能计量芯片HLW8012为主，不需使用复杂的设计电路和编写复杂的软件。因为HLW8012内置了晶振和参考电源，所以外围电路非常简单。 HLW8012主要特性 ●高频脉冲CF，指示有功功率，在1000:1范围内达到±0.3%的精度 ●高频脉冲CF1，指示电流或电压有效值，使用SEL选择，在500:1范围内达到±0.5%的精 度 ●内置晶振、2.43V 电压参考源及电源监控电路 ●5V单电源供电，工作电流小于3mA HLW8012输入输出 图1 芯片引脚图 功率显示表是对负载设备的用电情况进行实时的检测，将负载设备的用电数据进行收集，提供给控制终端，并通过4位数码管进行显示。使用HLW8012设计的功率检测模块的测量精度<0.3%,可以准确的测量功率、用电量等信息，具有性能稳定、设计简单等特点。 功率检测模块主要包含以下几个系统模块:电源模块，功率采集模块，主控制器模块和显示模块。 功率显示表的原理框图如下:
电流检测电路设计
课程设计报告题目：电流检测电路设计 课程名称：电子信息工程课程设计 学生姓名：焦道楠 学生学号：1314020114 年级：2013级 专业：电子信息工程 班级：（1）班 指导教师：王留留 电子工程学院制 2016年3月
目录 1 绪论 (1) 2 设计的任务与要求 (1) 2.1 课程设计的任务 (1) 2.2 课程设计的要求 (1) 3 设计方案制定 (1) 3.1 设计的原理 (1) 3.2 设计的技术方案 (2) 4 设计方案实施 (3) 4.1 单片机模块 (3) 4.2 传感器模块 (4) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4 LCD12864点阵液晶显示模块 (6) 5 各模块PCB图 (7) 5.1 单片机模块 (7) 5.2 传感器模块 (7) 6 系统的程序设计 (9) 7 心得体会 (10) 参考文献 (10)
电流检测电路设计 学生：焦道楠 指导教师：王留留 电子工程学院电子信息工程专业 1 绪论 在电学中的测量技术涉及的范围非常广，广泛应用于学校、工业、工厂、科研等各种领域，供实验室和工业现场测量使用。随着电子技术的不断发展，在数字化和智能化不断成为主体的今天，电压、电流测量系统中占有非常重要的位置。我们在分析和总结了单片机技术的发展历史及发展趋势的基础上，以实用、可靠、经济的设计原则为目标，设计出全数字化测量电压电流装置。系统主要以AT89C51单片机为控制核心，整个系统由中央控制模块、A/D转换模块、LED显示模块组成。可实现对待测电压、电流的测量，在数码管上显示。本次课程设计我所做的项目是基于单片机的电流检测系统，主要用到A/D转换和数码管显示。近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门以及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而相继开发出来。单片机是一个器件级的计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到所有的电子系统中。AT89C51是一种带4K字节闪存的可编程可插除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复的擦除多次，该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。 2设计的任务与要求 2.1 课程设计的任务 利用单片机及其相关知识，设计一个电流检测电路。 2.2 课程设计的要求 （1）画出相应电流检测电路的原理图，并进行检测，生成PCB板； （2）编写程序，实现电流检测功能； （3）情况允许的情况下，做出实物，并估算其成本。 3设计方案制定 3.1 设计的原理
微弱电流检测的设计
毕业设计 微电流检测器设计 指导教师讲师 学院名称工程学院专业名称自动化 论文提交日期2011年5月论文答辩日期2011年5月 答辩委员会主席____________ 评阅人____________ 摘要
近年来,微弱电流信号检测技术在信号处理、电视技术、测量技术、通信技术、信息运算多媒体技术以及一般的电子电路设计等领域得到了非常广泛的应用，并极大地促进了相关技术领域的迅速发展,例如军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等。随着科学技术的发展，对微弱信号进行检测的需要日益迫切，微弱信号检测是发展高新技术、探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要的意义。 微弱是相对于噪声而言的，所以只靠放大并不能检测出微弱信号，只有在有效地抑制噪声的条件下增大微弱信号的幅度,才能提取出有用信号。因此,必须研究微弱信号检测的理论方法和设备,包括噪声的来源和性质,分析噪声产生的原因和规律以及噪声的传播途径,有针对性地采取有效措施抑制噪声。 本设计制作的微电流检测电路,是以A T89S52芯片为核心实现对微电流信号进行检测并显示,利用两个斩波稳零式高精度运放ICL7650组成的放大模块电路,实现I/V转换,将微电流信号转换成为电压信号,而两个相同高精度运放可以实现对电压信号的一二级放大,经两级放大后的电压通过ADC0809采样、A/D转换后传送给单片机AT89S52,之后单片机经过一些运算编程后控制,将所要测得弱电流信号在LCD1602显示出来。能实现对1uA 到2500uA微电流的实时检测。 关键词：弱电流检测 AT89S52 ICL7650 ADC0809
测量电功率学案教案
第三节测量电功率 学习目标 1．经历“测量小灯泡的电功率”的过程，体会根据原理设计实验的方法。 2．体验实际功率跟实际电压的关系，领悟用电器正常工作的条件。 3．会用电能表测算家用电器的功率。 课前准备 复习课本P74页实验：测量灯泡工作时的电阻 1.说明伏安法测电阻的原理。 2.画出电路图。 3.怎样正确地将电流表、电压表、滑动变阻器连入电路中 4.连接电路时要注意哪些问题怎样检查你连接的电路是否能正常工作 预习记录 通过预习课文，你学会了什么，有哪些疑问，请简要记录下来： 合作探究 活动1：怎样知道用电器的电功率 说出你有哪些办法 1. ________________ ； 2. ________________ ； 3. ________________ 。 活动2：测量小灯泡的电功率 1．提出问题 如果给你额定电压分别为和的小灯泡各一只，你能测出它们的电功率吗说明： 从生活走向物理，在生活中发现问题，用物理知识解决问题，用一个活动复习并引入新课 说明：测量小灯泡电功率是九年
2．制定计划与设计实验 思考、讨论： ①用 表测出小灯泡两端的电压，用 表测出通过小灯泡的电流，根据 就可以计算出小灯泡的功率。 ②你能画出测量的电路图吗 ③连接电路图时应注意哪些问题怎样根据灯泡是否发光，电流 表、电压表检查你连接的电路是否能正常工作 ④怎样测出小灯泡的额定功率 3．进行实验与收集证据 ⑴额定电压为的小灯泡 ⑵额定电压为的小灯泡 级物理教学的一个非常重要的实验。在实验探究中，引导学生结合电功率的计算公式了解实验原理，知道实验必须测量的物理量，画出电路图，选择需要的器材，进而完善电路的设计。 指导学生利用电功率的计算公式制定出完整 的实验方案是本节的重点。引导学生与伏安法测电阻相对比，让学生明确测量的物理量，画出电路图， 伏安法测灯泡的电功率与伏安法测灯泡的电阻有很多相同的地方：如都是根据公式设计实验测量物理量，所测物理量、所用器材、电路图、连接电路的方法、
微电流检测资料
目录 1、设计背景 (1) 2、设计方案选择 (1) 2.1典型的微电流测量方法 (1) 2.1.1开关电容积分法[1] (1) 2.1.2运算放大器法 (2) 2.1.3场效应管+运算放大器法 (2) 2.2总体设计方案 (3) 3、具体设计方案及元器件的选择 (4) 3.1稳流信号源问题 (4) 3.2I/V转换及信号滤波放大 (5) 3.2.1前级放大 (5) 3.2.2滤波及后级放大电路 (6) 3.2.3运算放大器的选取 (6) 3.3量程自动转换 (6) 3.4信号采集处理 (7) 4、软件仿真结果 (8) 5、参考资料 (9)
微电流测试电路设计 1、设计背景 微电流是指其值小于-6 10A的电流,微电流检测属于微弱信号检测的一个分支，是一门针对噪声的技术,它注重的是如何抑制噪声和提高信噪比。该技术在军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等许多领域具有广泛的应用。我们所研究的微电流检测主要针对电力系统中的绝缘材料，因为现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大，电力系统的规模、容量也在不断扩大。而电气设备的绝缘材料往往是电力系统中的重要组成部分，绝缘材料的漏电流情况严重会造成电力系统的重大损失。微电流检测是通过对泄漏电流的测量来评估绝缘材料状况的有效方法。近年来,针对微弱电流的信噪改善比SNIR已能达到1了，目前国内做得比较好的单位是南京大学,其独家生产的ND-501型微弱信号检测实验综合装置己被国内至少76家高等院校使用。但其产品价格昂贵,少则几千元,多则几万元，例如HB-831型pA级电流放大器、HB-834型四通道pA级电流放大器、HB-838型八通道pA级电流放大器的售价分别为4100元/台、13000元/台、22000元/台。所以，研制高精度、寿命长、成本低、电路简单的微电流检测仪具有重要的现实意义及理论参考价值。为了达成目标，我们需要重点考虑以下几个问题： 10 A（本设计要求）的稳流信号源的实现（1）如何获得实验信号，即电流为12 问题； （2）如何将微弱电流信号转换成易于操作的信号； （3）怎样将微弱信号提取放大； （4）如何实现量程的自动转换问题； （5）将实际中的模拟信号转换成数字信号； （6）实现对数字信号的处理和显示。 2、设计方案选择 2.1典型的微电流测量方法 2.1.1开关电容积分法[1] 开关电容式微电流测量方法的前级是在利用开关电容实现电流向电压转换的同时对电压信号进行调制和放大，达到微伏级；后级电路通过选频放大电路实
功率测量的方法
热电偶法 热电偶是由两种小同的金属材料组成的。如果把热电偶的热节点置于微波电磁场中，使之直接吸收微波功率，热节点的温度便上升，并由热电偶检测出温度差，该温差热电势便可作为微波功率的量度。用这种原理设计成的功率计称为热电偶式功率计。又因功率测量中热电偶是做成薄膜形式的，故又叫薄膜热电偶式功率计。 热电偶式功率计由两部分组成：一个用于能量转换的薄膜热电偶座，它将微波能量转化为电动势，另一个是高灵敏度的直流放大器，用来检测热电动势。 早期的薄膜热电偶式功率计的热电偶是用铋．锑金属薄膜制成的，这种热电偶的结构示意图如图2-8所示。图中所示的结构用于同轴功率座。热电偶的节点al和a2置于同轴传输线的高频电磁场，节点b2，b1，b3分别置于同轴线的内、外导体上，它的温度保持不变。当微波功率未输入时，热电堆节点之间没有温差，因而没有输出。当微波功率输入时，通过媒质基体的电容耦合，传输到铋-锑薄膜元件，由帕尔帖效应，在a1，a2节点的温度升高，这就与节点bl，b2，b3产生温差，由温差形成热电势，即贝克塞效应。由于这里的热电堆是串联的，因此，总电势等于每对的和。由于热电偶元件可以制成极薄的片状，因此功率灵敏度较高，动态范围也很宽。 功率指示器是一个高灵敏度的直流放大器，图2-9所示为其原理图。热电偶产生的热电势经斩波器转换成交流电压，前置放大器提供了大约60dB的增益。交流信号放大后进入解调器。解调后的输出信号与功率座吸收的微波功率成正比。为了便于修正功率指示器读数，仪器的读数设有“校准系数开关”，改变其位置，就可以使直流放大器的增益随之变化，从而使指示器得到修正。 薄膜热电偶式功率计具有响应速度快，灵敏度高、动态范罔宽、噪声低和零点漂移小等突出优点，适用于多种场合下的功率测量。它的缺点是过载能力差。此外，由于它的寄 牛电抗大，要使这种同轴功率座工作到18GHz以上是很困难的。1973年出现了半导体薄膜热电偶式功率计，它的工作原理同传统的铋一锑薄膜热电偶式功率计相同，但在热偶材料和功率座的结构上做了大的改进。它是在一个0.76mm平方大小的硅片上集成了两个热电 偶。每个热电偶的电阻为100Ω，它们对高频是并联的而对直流是串联的，其等效电路如图2-10所示。 为了使0.76mm平方人小的集成式双热电偶芯片与同轴传输线的阻抗相匹配，用共面传输线将它与同轴线相连接，共面线通过一段渐变线过渡与热电偶相接。这种结构保证了热电偶与 同轴线之间的良好阻抗匹配，从而使功率座的驻波比在0.01～18GHz频率范围内小于1.4。为了不使热电偶输出的微弱信号受到干扰，直流放大器的斩波器和前置放大器置于功率座内，然后用电缆与放大器连接。这种功率指示器实现了数字化读数和自动化操作，不仅能通过指示器面板上的键盘实现人机对话式操作，还具有信息存储和数据处理能力，从而能够采取某些措施消除和修正误差，提高了测量准确度。 热敏电阻法 热敏电阻是一种具有负温度系数的电阻元件，当它的温度升高时，电阻值就变小。由于它对温度非常敏感，因此被广泛的用于微瓦和毫瓦级的功率测量中。热敏电阻大都为珠形，其直径约为0.05～0.5mm，但也有杆形的。早期使用的热敏电阻元件大多用玻璃壳封装。
美的内部资料-QMN-J33[1].228-2009_电流检测电路设计指引
美的家用空调国内事业部设计规范规范编号：QMN-J33.228-2009 电流检测电路设计指引 （发布日期：2009-04-02） 1范围 本设计指引对电流检测电路的电路原理，各器件的参数计算选择，相关技术要求和实际使用中的有关问题进行了阐述。 本设计指引适用于美的家用空调国内事业部的电流检测电路的设计。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 QMN-J52.053 电流互感器（原标准号05.132） 3定义 无 4总述 在空调整机上，常用到电流互感器检测压缩机工作电流，下面根据常用电流检测电路介绍其工作原理及注意事项。 1
美的家用空调国内事业部设计规范规范编号：QMN-J33.228-2009 5电路原理 5.1电路原理图 5.2工作原理简介 在了解电路工作原理之前，首先简单介绍电流互感器CT1的工作原理。电流互感器实际是一个线性变压器。其输入电流（被检测电流）与输出电流跟它的内部线圈匝数成正比关系（均为交流电流量）。这样我们开始叙述电路的工作原理： 假如检测压缩机电流值为Ii，根据电流互感器固定的初级/次级线圈匝数比（常量）C，可确定输出电流（为交流）Io=Ii/C；在选取负载电阻R6（通常为1KΩ、1%）时，其阻值远远小于两分压电阻值。这样，R6的阻值约等于实际的负载电阻值。于是，R6两端的电压Uo=R6*Io=R6*Ii/C；（注：此为交流电压值）。 在经过整流二极管D10半波整流后（由于MCU 的A/D口所需输入电流很小，此处按严格的计算关系），二极管D10的负极与地之间的直流电压V1=1.414/2*Uo=0.707*R6*Ii/C；要减掉二极管上的压降约0.5V。 直流电压V1在分压电阻R14和R13上分压，得出该点的电压值V2=R13/（R13+R14）*V1=R13/（R13+R14）*(0.707*R6*Ii/C-0.5)，这就是最终输入到芯片检测口的压缩机电流参数模拟量（该值仍需通过实验最终确定。电流互感器0057W对应不同分压电阻R14时输入到芯片检测口的电压参数表见附录）。 直流电压V2必须经过电解电容E6平滑波形，成为较平稳的电压模拟量输入到芯片A/D口。钳位二极管D9目的是确保输入到芯片口的模拟量不大于5V，以保证芯片的工作可靠性；电阻R12和电容C8滤除输入量的高频成分，减小其对MCU的影响。 5.3各元器件作用 电流互感器CT1——将要求检测的交流电流转化成电压信号（交流）； 模拟负载电阻R6——主要是为CT1的磁场转化提供一个偏置电阻，保证CT1内部的转化磁场处 于非饱和状态； 2
课程设计 光电脉搏检测电路设计报告
光电脉搏检测电路设计报告 脉搏波的概述 1.脉搏波的定义 脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。 2.脉搏信息 血液在人体内循环流动过程中，经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。脉搏波不仅受到心脏状况的影响，同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。所以脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息，很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。 3.脉搏测量的意义 脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息，可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势，如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变，而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件，脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现，通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。同时脉搏测量还为血压测量，血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。 设计目的与意义 ?目的 应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路 通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息 ?意义 通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分 诊断价值的信息，为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号 系统设计 1.测量信号的特征
射频功率测量电路设计
射频功率测量电路设计 近年来，随着3G 技术的快速发展，在进行通信系统设计时，射频功率的 控制和测量十分重要。本文以美国ADI 公司的AD8318 单片射频功率测量芯片为核心，设计了基于对数放大器检测方法的射频功率测量电路，该方法具有动 态范围大，频率范围广，精度高和温度稳定性好的特点。 1 测量原理 射频功率测量方法有多种多样，其中对数放大器检测法是射频测量的主要方 向之一，下面从对数放大器内部结构进行分析，研究对数放大检测器如何检测 射频信号。 射频信号检测的实质是如何实现将功率信号无失真地转换成电压信号，而这 个转换工作则由对数放大检测器来完成，因此，对数放大检测器是射频测量的 关键。它的核心是对数放大器，对数放大器之间采用直接耦合方式，分成N 级，每级由对数放大器和检波器组成。每级的输出送到求和器，由求和输出经低通 滤波器后得到一个电压信号。N 一般取值为5～9 级，级数越多，单级增益越小，则输出特性曲线越趋向于线性，这里以5 级为例进行分析，具体电路如图 1 所示。 该对数放大检测器的传递函数为：U0=Ks(Pin-b) (1)式中：b 为截距；Ks 为对数检测器的斜率，是一个常数；Pin 是输入信号的功率。在一定的动态范围内，可通过Matlab 仿真软件得到对数放大器的特性曲线，如图2 所示。 从图2 可知，线性动态范围约为-3～67 dBm，在此范围内，输出电压与输入功率之间呈线性关系。图2 的横坐标是输入信号的功率，纵坐标为输出电压和 误差值。在坐标系上作图可知，该特性曲线的斜率约为18 mV／dB，截距约为93 dBm，已知输入信号的情况下，可根据式(1)得到输出电压的大小。若输入信
测量电功率教学设计
测量电功率教学设计 第二十七、二十八课时 三墩中学徐尔平 【教学目标】 知识与技能： 1、学会测小灯泡的额定功率和实际功率， 2、加深对电功率的理解； 3、巩固电流表、电压表、滑动变阻器的使用操作技能。 过程与方法： 使学生充分体验科学探究的方法，培养学生制定实验计划与设计实验的能 力。 情感态度与价值观： 培养学生实事求是的科学态度和不畏艰难、勇于探究的精神，通过讨论和 交流，培养学生合作学习的意识。 【教学重点】 1、用实验的方法来测量小灯泡的电功率， 2 、实际功率和额定功率的理解； 3、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。 【教学难点】 1、实验方案的制定。 2、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。 【教学准备】 学生用器材：学生电源、2.5V和3.8V小灯泡，灯座，开关，学生用电流表、电压表，滑动变阻器，导线若干。(共12组，其中2.5V的六组，3.8V的六组) 【教学方法】启发引导，实验探究，交流讨论。 【教学过程】 一、怎样测量电功率 (一)、复习引入： （1）什么是电功率？电功率的物理意义是什么？ （2）电功率的公式是什么？
（3）什么是额定功率？什么是实际功率？ （4）一只标有“220V 40W”字样的灯，它的含义是什么？ （二）新课教学 1、提出问题： 教师出示2.5V和3.8V小灯泡、“220V 40W”电灯，让学生观察，说出这些参数的意思。通过学生的观察，提出问题：如何测出小灯泡的额定功率？ 2、制定计划与设计实验： （1）引导点拨：由P=UI可以看出，为了测定小灯泡的电功率，必须测出哪些有关的物理量？测这些物理量需要哪些实验器材？如何才能使小灯泡两端的电压正好等于其额定电压？ （2）组织学生进行思考、讨论，设计出实验电路，画在黑板上，并说出实验所需的器材。 （3）、引导学生思考，为了测出小灯泡的额定功率和实际功率，应该设计出怎样的记录表？请学生画在黑板上。 (1)学生讨论、交流实验的基本步骤，然后请一名学生试述出实验步骤，教师引导、纠错。 A、断开开关，根据设计的电路图连接好电路，将滑动变组器的滑片滑到电阻值最大处。 B、闭合开关，调节滑动变阻器，观察电压表的示数，使小灯泡两端的电压等于额定电压，计算出小灯泡的额定功率。 C、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的发光情况，记下电压表和电流表的示数，计算出小灯泡的实际功率。 D、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的0.8倍，观察小灯泡的发光情况，记下电压表和电流表的示数，计算出小灯泡的实际功率。
试论DC-DC转换器电流检测电路设计
试论DC-DC转换器电流检测电路设计 发表时间：2019-02-18T16:12:13.070Z 来源：《科技新时代》2018年12期作者：李宁[导读] 实际上，当代电流检测的方式有很多，其中电力原理相关的串联、并联、霍尔效应等原理都在电路检测领域被广泛运用。 陕西省产品质量监督检验研究院 710048 【摘要】：电流检测需要借助分流器、互感器等方式将电流信号转化成电压信号，通过后期的方法处理，能够实现对于某部件、导向电流的检测保护作用。本文通过分析DC-DC转换器电流检测相关电路设计，希望能为完善我国电路检测设计提供一定思考。【关键词】：电流信号；检测保护；相关电路设计实际上，当代电流检测的方式有很多，其中电力原理相关的串联、并联、霍尔效应等原理都在电路检测领域被广泛运用。随着科技发展，电流检测工作愈加精细化。而传统串联检测方式往往会造成能量损失，且在操作过程中会出现电流能量衰减，同时能量损失时也会对元器件造成损伤，因故不能满足现代电流检测要求。对此，希望通过DC-DC转换器电流检测电路设计方式，结合电路拓扑以及软件仿真测验，创造一种无能量损失的电流检测方案。 1.研究DC-DC转换器电流检测电路设计的意义 实际上，在电流检测方式中，所有电流检测都需要经过电流电感的反馈控制。其中，DC-DC转换器、相信转换器也需要进行电流电感的相关响应才能完成检测试验。具体表现为，在一定情况下的电路设计方案中，通过对输入电压的施压，能够产生瞬间的电流电感，从而在仪表检测上呈现波动。在实际测试中，DC-DC转换器有着独特的CCM/DCM（连续/非连续导通模式）时间转换响应功能，因此能够提升测试效率，可见通过电流检测技术的切入点，也能对DC-DC转换器设计进行深入研究。 2.相关检测原理分析 2.1 DC-DC转换器原理分析 DC-DC转换器被称为直流电源转换器，全称为Direct Current，它能够实现地直流电压之间互相转换，对比于家用220V交流电源，直流电源（DC）表现模式为干电池、车载电池等。在组成上，DC-DC转换器主要有控制芯片、二，三极管、电感线圈、电容器等元器件构成。这种转换器在应用中能够将输入电压有效转换成固定电压或者电压转换器，一般延伸的PWM类型具有较为稳定的输出电压波纹和噪声、PFM可以实现长时间实用且低耗电特点，因此，DC-DC转换器常被使用在小型用电设备如智能手机、数码相机、小型家用设备等。 DC-DC转换器电流检测电路设计方面，为了保证DC-DC电路设计能够满足测试使用要求，需要进行以下方面控制： ①电源电压的控制：通过对于外部电源电压范围进行设计，可以控制调整输出电流的大小。 ②对极值的控制：将DC-DC转换器相关电压、电流系统的各项最大值进行分析控制，保证整个电路设计系统的合理性和可操作性。 2.2 基于DC-DC转换器对传统电路检测进行改良分析 传统电流检测方式在检测步骤和参数分析等方面存在缺陷。在基于场效应管采样方式下，电感值、场效应管相关的通道电阻值、采样电阻等参数不能被有效控制。为了能让检测电流能够适合不同场景的精细化使用，需要改善传统电流的通用性。对此，结合电感测试原理和电容特征、电阻影响，现提出以下改进方案。 （图1：改进后的电缆检测方式）如上图所示，在传统电流检测涉及基础上，该方案增加了电感测量电路。这种方法能够让电感值L能够被微控制器进行处理并储存，可以优化负载电流相关计算。再具体加电压负载启动之前，需要关闭功率场效应管，释放开关S1、S2，让电容C在电流源I ref基础上进行充电。此时让电容C两端电压能够呈现线性上升的状态，达到一定之后，通过释放电容C能够产生一个线性上升状态的电流，相关运算式计算如下：
例谈多种方法测量用电器的电功率
例谈多种方法测量用电器的电功率 港区初级中学严献娟 伏安法测电功率 例题1、要测量一只额定电压为2.5V的小电灯的额定功率，现有以下器材：一个电池组，一只滑动变阻器，量程合适的电压表、电流表各一只，开关一个，导线若干。如何设计实验测出小电灯的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。 思路点拨：利用电压表、电流表直接测出小电灯的额定功率是测电功率最简单方便的方法。分析解答：⑴设计电路图，如图1： ⑵步骤：①把滑动变阻器的滑片P置于最右端，闭合开关，再逐渐调节滑片P，使电压表示数为2.5V； ②保持滑片P的位置不变，记下电流表的示数为I； ⑶表达式P额=2.5I 例题2、在利用伏安法测定小电灯额定功率的实验中，电源电压为6V，小电灯的额定电压为3.8V，在做实验时发现电压表0 ~15V量程挡坏了，而0~3V量程挡完好，其他实验器材完好，在不更换实验器材的条件下，怎样完成实验？ 思路点拨：在这个实验中，遇到的问题是电压表的量程比小电灯的额定电压小，显然不能用例题1中常规的思路来解题。 根据串联分压的原理，只要把电压表并联在滑动变阻器两端，调节滑片P，使电压表的示数为2.2V，就表明小电灯两端的电压为3.8V。 分析解答：⑴设计电路图，如图2： ⑵步骤：①把滑动变阻器的滑片P置于最右端，闭合开关，再逐渐调节滑片P，使电压表示数为2.2V； ②保持滑片P的位置不变，记下电流表的示数为I； ⑶表达式P额=3.8I 没有电流表，怎样测小电灯的电功率 例题3、一位同学想要测量一只额定电压为2.5V的小电灯的额定功率，现有以下器材可供选用：电源（电压未知且保持不变），滑动变阻器，定值电阻R0（阻值已知），电压表各一个，开关两个，导线若干。如何设计实验测出小电灯的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。 思路点拨：测小电灯的额定功率，需要测出小电灯两端达到额定电压2.5V时，电路中的电流。当没有电流表时，利用已知阻值的电阻R0和电压表，可以解决电流的大小。 电路选用串联电路。将小电灯L、定值电阻R0和滑动变阻器RP串联，通过改变RP大小，使小电灯L两端电压达到2.5V，测出此时R0的电压（得到此时电路中的电流I0=U0/R0） 分析解答： 方法一、⑴设计电路图，如图3： ⑵步骤：①连接电路，断开S1，闭合S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V； ②保持滑片P的位置不变，断开S2，闭合S1，读出电压表的示数U； ⑶表达式P额=2.5×（U－2.5）/R0。 方法一、⑴设计电路图，如图4： ⑵步骤：①连接电路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V； ②保持滑片P的位置不变，再把电压表并联在R0两端，读出电压表的示数U0；
电流智能检测电路课程设计-zgq.
《电子技术课程设计》设计报告 [电流智能检测电路] 所在学院：机械与电气工程学院 班级： 14电自4 姓名： 学号： 指导教师： 2016年6月
题目：电流智能检测电路 一、设计目标和要求 1．通过本课程设计，掌握仪表放大器、精密全波整流电路、电压比较器、数字逻辑电路工作原理。 2．熟悉简单模/数混合电路的设计方法和主要流程。 3．学习模/数混合电路的仿真与调试方法。 设计要求： 表1 指标 二、工作原理及数据分析 电机过载指示电路是一种简易的检测电流电路，是电机保护电路的一部分。当电机过载时，通过线圈的电流会急剧增大，因此通过判断电流大小是判断电机是否过载的重要方法。 图1 电路框图 整个电路（图1）包含仪表放大器（差分放大电路）、精密全波整流电路、电压比较器电路、整形（含调整逻辑）和显示电路等四个模块组成。其主要工作原理是：利用精密小电阻接入电路中，电流通过电阻时会在电阻两端产生一定的电压，用仪表放大器将该电压按一定比例放大后输出，由于电阻阻值和放大倍数是已知的，因而可以通过判断输出电压大小，进而算出电流强度。 采样电阻R以串联形式接入电机电路，由于串联电路电流处处相等，因而通过采样电阻R的电流也就是通过电机线圈的电流，即： I=|V2-V1|/R
图2 采样电阻与电机的连接关系 之所以加绝对值是因为直流电机根据所加电压方向不同，可以有正、反两种转向，无论是正转或反转均存在过载的可能。 从采样电阻R所获得的电压非常微弱，要必须进行放大处理。放大的对象是R两端电压的差值，如此处需要使用差分放大电路，仪表放大电路就是一种常见的差分放大电路。 精密全波整流的作用是将经过差分放大的信号进行绝对值处理，使其保持正数，以便后面的判断电路进行判断。 电压比较器在系统中主要起判断作用，即判断输出电压是否为设定的正常值，并输出给逻辑调整及整形电路（一般由74HC14或74HC04组成，即非门）整形成标准CMOS电平，如果工作正常，则绿色LED亮红色LED灭，如果不正常，则相反。输出信号此后可送单片机等再做其他处理。 1.电压放大电路： 图2.1 仪表放大电路 图示为仪表放大器电路的典型结构，它主要由两级差分放大器电路构成。其
DC-DC转换器中的电流检测电路设计方案
DC/DC转换器中的电流检测电路设计方案 设计了一个高精度的电流检测电路，基于华润上华CSMC 0. 5 um B iCMOS工艺库，利用Cadence Spectre软件进行电路仿真，经仿真得知所设计的电路电流取样精度达到1 000：1, 具有很高的采样精度。该电流检测电路性能良好，已经成功应用于一款电流模式控制DC /DC转换器芯片的设计之中。 电流检测电路是电流模式控制所必需的，通过检测功率开关管上的电流，然后输出一个电流感应信号与斜坡补偿信号进行叠加并转换成一个电压信号，再与误差放大器的输出进行比较，从而实现电流模式开关转换器电流内环的控制。其实现方法有很多种，常见的有两种，一种是与功率管串联一个电阻Rsen,另一种是与功率管并联一个并联检测管复制比例电流，并联检测管复制比例电流的检测方法，又有两种主要的实现结构，一种是采用运放的结构，另一种是利用反馈的方式。如果采用运放，显然会增加电路的复杂性，而且也会增加功耗。本文根据具有反馈控制电流源的原理来设计电流检测电路中的反馈网络。 1 反馈控制电流源的原理 电路原理图及电流源动态特性曲线。根据电流源的特性曲线，偏置电路中各相关元件的电流特性只有线性与非线性电流源相结合才可能有唯一的交点(原点除外)，这样才能保证偏置电路有唯一稳定的工作点。 图1 具有反馈控制的电流源的原理图 设电阻上的压降为VR, M3 管的过驱动电压为△，由M3、M4 电流相等的条件，得到： 由此解出： 其中， VR = VGS3 - V GS4, 因此VGS的压差决定了电阻上所形成的微电流，即输出电流I0 满足的非线性关系为： 由此解出的输出电流已与电源电压无关。2 电流检测电路的具体电路设计实现 根据前面的分析，可以看出， R 固定时，当图1所示的电路可以提供唯一的偏置偏流。但是在电流检测电路中，由于电感电流一直在变，很显然，固定的电阻不再适用，将图1 的改进电路运用到电流检测电路中，，图中电阻用工作在线性区的MOS管MR 代替。 图2 改进型具有反馈控制电流源的电流检测电路 工作在线性区的MOS 管，其导通电阻rON可由下式得出： 可以看出， rON与V GS - VTH成反比，因此电阻值会随着VGS的变化而变化，这样不同的电阻值形成的非线性电流源与电流镜结合，就会有不同的稳定工作点。因此，在整个工作中，对于一直变化的电感电流，偏置电路是通过改变电阻值而达到不同的动态稳定状态。
三相检测电路设计指引
电控设计规范三相检测电路设计指引 1.1三相交流电：由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。 1.2相电压：火线对零线的电压。 1.3线电压：火线与火线间的电压。 2总述 在三相空调室外机上，常用到三相检测电路来检测三相电的相序和缺相，以达到保护压缩机的目的。下面介绍其工作原理及注意事项。 3电路原理 3.1电路原理图 图1 3.2工作原理简介 3.2.1在了解电路工作原理之前，首先简单介绍三相交流电的知识。 所谓三相交流电是指由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。如图2所示：
图2 其三角函数表示为： 三相交流电有星型（Y）和三角形（Δ）两种接法，如图3所示： a星型接法b三角形接法 图3 星型接法采用三相四线制，有一根公共的零线；线电压是380VAC，相电压是220VAC，因此可以提供380VAC和220VAC电压，适用于三相负载平衡和不平衡的场合。目前市电是采用三相四线制的供电方式，本标准只适用于该接线方式。 三角形接法采用三相三线制，没有公共零线；只能提供380VAC线电压，一般用于三相平衡的场合。有些船舶等环境下使用，本标准不适用于该接线方式。 3.2.2从原理图1可以看到，需检测的电源是采用三相四线制方式，每一相的电压（A、B、C相和零线之间电压，220VAC）通过4007二极管和68K大功率电阻加到PC817光耦上，在正半周期光耦导通，负半周期则光耦截止；由于光耦输出端有上拉电阻，故光耦导通时芯片检测到低电平，光耦截止时芯片检测到高电平。A、B、C三相电的相差是120o，芯片检
光电检测-报告
摘要 设计了一种应用于微光夜视仪检测设备中低噪声的光电检测系统，分析了电路中产生的主要噪声，并提出了抑制方法。系统采用光敏二极管作为光电检测器件，并利用单片机实现了光照度的实时显示与超差报警以及与上位机的通信。关键词：单片机；光电检测电路；光电二极管 Ａｂｓｔｒａcｔ Ａｌｏｗｎｏｉｓｅｌｉｇｈｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒａｎｉｇｈｔｖｉｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｗｅａｎａｌｙｚｅｔｈｅｎｏｉｓｅｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｔｕｄｙｈｏｗｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｍ．Ｉｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｉｓｕｓｅｄａｓｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄａｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙｏｆｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｌａｒｍａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｐhｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ；ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ． 0 引言 夜视技术在军事、工业、农业、科学研究、医药卫生等领域有着广泛的应用，特别是在军事方面的需求是夜视技术发展的原动力。在现代战争中，为了提升战争的突然性以及扩大战争的时间范围和空间范围，需要部队在星光或月光等微弱光照度情况下对战场进行侦查和监控，这就必须依靠夜视技术，所以，微光夜视仪设备的可靠性将直接影响到军队的战斗力。要确保每一个装备的夜视仪都是合格的，就对检测设备的技术指标提出了很高的要求。为模拟实际中的夜天光环境，在微光夜视仪检测设备中的光源要求色温为２８５６Ｋ，光照度的变化不超过±１０％。光应力源是否符合要求直接决定了整套系统工作的稳定性及判断结果的准确度，所以，为了保证检测设备的检测精度以及检测结果的准确性，要求对光源的照度变化进行实时监测。当光源变化超出规定范围时，能够及时报警，提示进行设备维修或光源的更换。 １系统设计与工作原理 系统主要包括：光电检测电路、光照度显示模块、超差报警模块、串口通信模块。具体原理是通过光电检测电路将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号，再通过ＡＤＣ将电压信号转换为数字信号送入单片机，单片机将数据进行补偿算法获得精确的实际采样值，控制数码管显示实时光照度，一旦光照度不符合设计指标，则通过报警灯及蜂鸣器进行报警，同时，通过ＲＳ２３２串口与上位机进行通信。系统原理框图如图１所示。
光电脉搏信号检测电路设计
光电脉搏信号检测电路设计 生物医学工程１班－唐维－3004202327 摘要：系统采用硅光电池做为光电效应手指脉搏传感器识取脉搏信号。信号经放大后采用低通放大器克服干扰。 关键词：脉搏测量放大器二阶低通 一、前言 脉诊在我国已具有2600多年临床实践，是我国传统中医的精髓，但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，受人为的影响因素较大，测量精度不高。随着科学技术的发展，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法。利用血液是高度不透明的液体,光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点, 可通过传感器对脉搏信号进行检测,这种技术具有先进性、实用性和稳定性,同时也是生物医学工程领域的发展方向。本文将详细介绍一种光传导式的脉搏信号检测电路，并说明所涉及到的问题和方法。 二、系统设计 1 系统目标设计及意义 设计制作一个光电脉搏测试仪，通过光电式脉搏传感器对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号，并在显示器上显示所测的脉搏跳动波形，要求测量稳定、准确、性能良好。 2 设计思想 （1）传感器：利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池,由于心脏的跳动,引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化（当心脏收缩时，微血管容积增大；当心脏舒张时,微血管容积减少），当光通过手指尖射到硅光电池时,产生光电效应,两极之间产生电压由于指尖的微血管内的血液随着心脏的跳动发生相应于脉搏的容积变化,因而使光透过指尖射到硅光电池时也发生相应的强度变化, 而非血液组织(皮肤、肌肉、骨格等)的光吸收量是恒定不变
的, 这样就把人体的脉搏(非电学量) 转换为相应于脉博的电信号, 方便检测。 （2）按正常人脉搏数为60~80次/min ，老人为100~150次/min ，在运动后最高跳动次数为240次/ min 设计低通放大器。5Hz 以上是病人与正常人脉搏波体现差异的地方，应注意保留。 （3）测量中考虑到并要消除的干扰有：环境光对脉搏传感器测量的影响、电磁干扰对脉搏传感器的影响、测量过程中运动的噪声还有50Hz 干扰。 （4）由于透过指尖射到硅光电池的光强很小，输出短路电流约为0.1uA ～3 uA ，所以总共放大106倍以便于观察。传感器得到的脉搏信号极为微弱，很容易淹没在噪声及干扰信号之中，所以对取得的微弱信号先进行放大后再滤波。设计两极放大，因为三级放大个别电路板的零点漂移大得足以达到满幅，测量不准确。每个单级放大器的放大倍数不大于30，以免自激振荡。 （5）所选的电阻参数要尽量精确， IC 选用偏置电流小、输入失调电压小的运算放大器，考虑到性价比，使用LM324。由于硅光电池的输出短路电流受光照变化较大，使得输出变化大，所以采用12V 双电源供电。 3 整体框图 本系统共分为三个模块： 方框图中各部分的作用是： （1）传感器：将脉搏的跳动转换为电压信号，放大104倍。 （2）一级放大电路：对微弱信号进行放大，放大约20倍 （3）二阶低通滤波电路： 滤除干扰信号并进一步放大，再放大约20倍。 4 单元电路的设计
电流检测电路设计
电流检测电路设计 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
课程设计报告题目：电流检测电路设计课程名称：电子信息工程课程设计 学生姓名：焦道楠 学生学号： 14 年级： 2013级 专业：电子信息工程 班级：（1）班 指导教师：王留留 电子工程学院制 2016年3月
目录
电流检测电路设计 学生：焦道楠 指导教师：王留留 电子工程学院电子信息工程专业 1 绪论 在电学中的测量技术涉及的范围非常广，广泛应用于学校、工业、工厂、科研等各种领域，供实验室和工业现场测量使用。随着电子技术的不断发展，在数字化和智能化不断成为主体的今天，电压、电流测量系统中占有非常重要的位置。我们在分析和总结了单片机技术的发展历史及发展趋势的基础上，以实用、可靠、经济的设计原则为目标，设计出全数字化测量电压电流装置。系统主要以AT89C51单片机为控制核心，整个系统由中央控制模块、A/D转换模块、LED显示模块组成。可实现对待测电压、电流的测量，在数码管上显示。本次课程设计我所做的项目是基于单片机的电流检测系统，主要用到A/D转换和数码管显示。近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门以及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而相继开发出来。单片机是一个器件级的计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到所有的电子系统中。 AT89C51是一种带4K字节闪存的可编程可插除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复的擦除多次，该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。 2 设计的任务与要求 课程设计的任务