模擬電子稱仿真設(shè)計

1、2017 級模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程大作業(yè)報告 評分題目：模擬電子稱仿真設(shè)計 學(xué)院：電子工程學(xué)院 班級： 姓名：指導(dǎo)老師：李先銳 2019年x月x日一.原理框圖二.電路簡述電路由三個部分組成，分別是壓力傳感器，儀用信號放大器和濾波器。1.壓力傳感器惠斯通電橋是由四個電阻組成的電橋電路，這四個電阻分別叫做電橋的橋臂，惠斯通電橋利用電阻的變化來測量物理量的變化，單片機(jī)采集可變電阻兩端的電壓然后處理，就可以計算出相應(yīng)的物理量的變化，是一種精度很高的測量方式。其電路形式如下圖所示。在電橋中有三個電阻阻值是固定的分別為R1，R2，R3，第四個電阻是可變的為Rx，Rx發(fā)生變化時，圖中B，D兩點(diǎn)之間的電壓發(fā)生變

2、化，通過采集電壓的變化就可以知道環(huán)境中物理量的變化，而從實(shí)現(xiàn)測量的目的。通過歐姆定律可以計算出每個電阻兩端的電壓。在R1和R2這兩個橋臂上，R1，R2將VCC電壓分壓，R2電阻兩端得到的電壓即為V1；在R3和Rx這個橋臂上，R3，Rx將VCC電壓分壓，R3電阻兩端得到的電壓即為V2。下面分別用歐姆定律計算V1和V2。流過電阻R1和R2的電流I1：I1=VCC/(1+R2)R2兩端的電壓V1：V1=I1*R2=VCC*R2/(R1+R2)流過電阻R3和Rx的電流I2：I2=VCC/(R3+Rx)R3兩端的電壓：V2=I2*R3=VCC*R3/(R3+Rx)V1和V2的電壓差：由此可以看出：如果4

3、個電阻都相等，即R1=R2=R3=Rx，那么V=0，即電橋處于平衡狀態(tài)；Rx發(fā)生變化會導(dǎo)致V發(fā)生變化。本實(shí)驗(yàn)中，Vcc=10V,我們將3個電阻固定為380，另一個電阻模擬壓敏電阻，鑒于仿真軟件中可變電阻阻值按1%進(jìn)度調(diào)節(jié)，為了提高可變電阻阻值變化分辨率，可以用一個大電阻串聯(lián)一個小可變電阻，即RX=R4+Rx，調(diào)節(jié)Rx范圍使平衡電橋差模輸出電壓變化范圍：012mv 當(dāng)Rx=0時V=0即R2*R4=R1*R3,R4=380;當(dāng)Rx=Rmax時V=12mv即 10*380*Rmax/（760*（760+Rmax）=0.012，Rmax=2280/1247，此時得出壓力傳感器工作點(diǎn)。2.信號放大器儀表

4、放大器電路的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。它主要由兩級差分放大器電路構(gòu)成。其中，運(yùn)放A1，A2為同相差分輸入方式，同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗，減小電路對微弱輸入信號的衰減;差分輸入可以使電路只對差模信號放大，而對共模輸入信號只起跟隨作用，使得送到后級的差模信號與共模信號的幅值之比 (即共模抑制比CMRR)得到提高。這樣在以運(yùn)放A3為核心部件組成的差分放大電路中，在CMRR要求不變情況下，可明顯降低對電阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，從而使儀表放大器電路比簡單的差分放大電路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的條件下，圖1電路的增益為：G=(1+2R1/Rg)(Rf

5、/R3)。由公式可見，電路增益的調(diào)節(jié)可以通過改變 Rg阻值實(shí)現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)中，平衡電橋差模輸出電壓變化范圍：012mv，通過信號放大器增益使輸出電壓范圍為02.5V.信號放大器采用3運(yùn)放構(gòu)成的儀表放大器 , 運(yùn)放選用OP07。令增益G=(1+2R1/Rg)(Rf/R3)=2.5/0.012=625/3，Rf/R3=25/3, 1+2R1/Rg=25, R1/Rg=12。取R1=12k，Rg=1k，R3=3k，Rf=25k ，此時得出信號放大器工作點(diǎn)。3.濾波器設(shè)計2階RC有源低通濾波器，滿足帶寬要求：0Hz（DC）20Hz，并對50Hz工頻干擾衰減大于15dB。要使?jié)M足帶寬要求：0Hz（DC）20Hz，即使c=2*20Hz為得出較為平穩(wěn)的幅頻響應(yīng)，使Q=1/2要使對50Hz 衰減大于15dB，即=2*50Hz時，20lg|H（）/H（0）|-15dB列出方程組，取R=8 k,C=1f，R1=80 k，此時得出濾波器工作點(diǎn)，濾波器增益Auf=2，與信號放大器級聯(lián)后總電路增益為5/0.012.三.電路圖四. 重量與輸出電壓和壓敏電阻阻值關(guān)系曲線五. 濾波器幅頻特性拓展一：若需將量程拓展為0