电容测量电路.docx

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1、辽宁工业大学电子技术根底课程设计（论文）题目：电容测量电路院（系）：电子与信息工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计论文报告的内容及其文本格式1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括：封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、起止时间等）设计（论文）任务及评语中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字）目录正文（设计计算说明书、研窕报告、研究论文等）参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数。3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式标题“目录”（小二号、黑体、居中）6、正文格式页边

2、距：上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订；字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左：三级标题，黑体四号：正文文字，小四号字、宋体；行距：20磅行距；页码：底部居中，五号、黑体；7、参考文献格式标题：“参考文献”，小二，黑体，居中。例如：（五号宋体）期刊类：序号作者1,作者2,作者n.文章名.期刊名版本）.出版年,卷次（期次）：页次.图书类：序号作者1,作者2,作者n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次.课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程学号学生姓名专业班级课程设计题目电容测

3、量电路的设计课程设计论文.任务设计任务：1 .设计一种电容测量电路，能用于测量电容量并电容判断的好坏。2 .设计本测试仪所需的直流稳压电源。功能要求：1 .设计中应含有信号产生电路。2 .电路具有判断电容功能好坏的功能。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比拟，以电路的先进性、结构的繁简、本钱的上下及制作的难易等方面作综合比拟，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成假设干子系统或单元电路，逐个设计。4 .组成系统。在一

4、定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明设计进度1 .课题布置，查阅相关资料（1天）2 .设计方案框图，思考设计方案（1天）3 .设计直流稳压电源（1天）4 .设计单元电路局部及整合（2天）5 .计算参数（1天）6 .板式调整（1天）成绩：指导教师签字：电容测量电路的设计是为了测量电容量大小的。以便我们检验电容，在我们想用的电容却不知道它的大小，这时我们就用我们设计的电路来测量它。另外它还有一个作用，它可以检验电容的好坏。这个电路所具有用的功能，用来方便容易。本文分别给出了利用稳压电源、文氏电桥电路和差分电路的方法，并给出实现的方法的优缺点。关

5、键词：电容；稳压电源；文氏电桥电路。目录第1章电容测量电路设计方案论证11.1 电容测量电路设计的应用意义11.2 电容测量电路设计的要求及技术指标11. 3设计方案论证11.4总体设计方案框图及分析1第2章电容测量电路各单元电路设计22. 1直流稳压电源设计22.2 信号产生电路设计32.3 电容测量电路设计4第3章电容测量电路整体电路设计43.1整体电路图及工作原理43. 2整机电路性能分析5第4章设计总结6参考文献6附录6第1章电容测量电路设计方案论证1.1 电容测量电路设计的应用意义电容测量电路的设计是为了方便准确的测量电容性能。以便我们检验电容，当我们需要一个特定的电容时，这时我们就

6、用我们设计的电路来测量它以便于我们选择。另外它还有一个作用，它可以检验电容的好坏。对于我们对电容的判断和选用有重要意义。1.2 电容测量电路设计的要求及技术指标要求及技术指标：1.能用于测量电容量2 .含有信号产生电路3 .具有判断电容功能好坏的功能4 .设计电路需要的直流稳压源13设计方案论证对于电容的测量，我们要有一个概括的了解，一般应借助于专门的测试仪器,通常用电桥。而用万用表仅能粗略地检查一下电容是否失效或漏电情况。测量电路如下图。在直流稳压电源下，由文氏电路产生信号，使电容测量和有源微分电路工作，然后就可以知道电容两大小。1.4总体设本设计才用直;Rf1khm1UF对个电容的大小,C

7、USR11khm并根据波形判断好坏。直流稳压电源第2章电容测量电路各单元电路设计图1.4总体设计框图2.1直流稳压电源设计直流稳压电源设计(1)压器副边电压确定。整流电路采用1直流稳压电源设计思路(1)电网供电电压为交流220V(有效值)，50Hz,要获得低压直流输出，首先须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要的交流电压。(2)降压后的交流电压，通过整流电路变成单向的直流电，但其幅值变化大。(3)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑的，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保存其直流成分。(4)滤波后的直流电压再通过稳压电路，便可得到根本上不受外界影响的稳定的直流电压输出，供应负载R1.直流稳

8、压电源的原理框图分析电源变压器IJ”心3I电源变压与电路OIOV,50H滤波电路压后送整方稳压电源JUlrohij压器的变出整流讪f器常采用二上用的三米,1.,Ct急允许底受类型滤波也电流值。本电路为图2.1直流稳压电源原理框图小功率电源，故可用电容输入式滤波电路。(2)稳压电路采用串联反应式稳压电路。比拟放大单元采用分立三极管组成的差动放大器或者集成运算放大器，可提高电路的稳定性。(3)过流保护器：串联稳压电路中，调整管与负载串联，当输出电流过大或者输出短路时，调整管会因电流过大或电压过高使管耗过大而损坏，所以须对调整管采取保护措施。保护电路在教材和有关文献中均有介绍。采用集成稳压器构成直流

9、稳压电源，具有使用方便，结构简单及性能优良等许多特点，因而得到广泛应用。目前在国际上已有数百个品种集成稳压器，国内也有几十个品种，主要有多端式与三端式和可调式与固定式之分。品种较多，较全的是串联负反应调整式电路,功率一般为0.520W。也有开关式集成稳压电路。这种电路其输出电压灵活可变，所以在各种电路中被广泛应用。当R1=R2,CI=C2时，该电路输出波形的基频可估算为f=,2冗Re弋406.OHz其负反应放大倍数=%+凡,y3.103/图2.2稳压电源电路由于该电路没有由A1F3到A1F=3的自动调节能力，所以，在稳态，该电路输出为被限幅的“正弦波”，谐波失真较大，即除为以外，还有f2=2f

10、l-812Hz,f3=3fI-1218Hz等谐波分量。其峰值VOIm-VCC,VeC为运放的直流偏置电压。2.3电彳第三的输入波稳定性。阶系统。匕3=由于是A!AU1.Il多日皿IK八，771I口七IqTU：J口口,火3以1.aiKIF，IJRM心几十，其幅频特性曲线有一4图2.2信号发生电路=IuF,用EWB仿真得到微分电路的幅频特性，在仔：尖峰处增益比理想的微分电路的幅频特性曲线的增益增加了约30dB,频率大于12.2kHz后，增益急剧下降。而第一级文氏桥振荡器输出的被限幅的“正弦波”的频带很宽，经过微分后被限幅的“正弦波”中的高次谐波分量比基波有更大的增益，使波形严重失真，时域波形有明显

11、的振荡。第3章电容测量电路整体电路设计3.1整体电路图及工作原理第一级由Cl,C2,Rl,R2,R3,R4和运放N3A3组成，是典型的文氏桥振荡器。当Rl=R2,C1=C2时，该电路输出波形的基频可估算为/=406.0Hz2五RlCl(1)其负反应放大倍数AF=区也-3.103(2)由于该电路没有由Af3到A1f=3的自动调节还有f2=2fl812Hz,=3fl%1218Hz等谐波分量。其峰值Volm%Vcc,VCe为运放的直流偏置电压。能力，所以，在稳态，该电路输出为被幅的“正弦波”，谐波失真较大，即除fl以外，一旦土也%RP为可调电阻，调节RP可调节放大电路的增益，用于整个电容测量电路的校

12、准。该级放大倍数为0.02-0.04,输出几是幅值为几十毫伏的近似方波。第三级由R8,R9,RIO,RIl和运放组成有源微分电路。而实际电路中，四个二极管使本级的输入波形进一步趋向于方波。这样做的好处是使整个电容测量电路有较好的热稳定性。考虑到运放的频率特性，将运放看作一阶单元，那么微分电路是一个二阶系统。)3=-R,Cx与1at由于运放的开环增益很大,所以闭环后电路的品质因数Q值很高,可到达几十,其幅频特性曲线有一个很大的峰。WRn=IkQ,Cx=IuF,用EWB仿真得到微分电路的幅频特性，在f=12.2kHz的地方有一尖峰，该尖峰处增益比理想的微分电路的幅频特性曲线的增益增加了约30dB,

13、频率大于12.2kHz后，增益急剧下降。而第一级文氏桥振荡器输出的被限幅的“正弦波”的频带很宽，经过微分后被限幅的“正弦波”中的高次谐波分量比基波有更大的增益，使波形严重失真，时域波形有明显的振荡。第4章设计总结本设计应用本学期学习的稳压电源电路，并结合信号发生器与文氏电桥，形成简易的电容测量电路。本电路可以区分电容的好坏，并比拟两个电容的大小，但电容的实际参数并不能通过仿真得到。这是本课设最需要改良的地方。不过，通过本课设，更好的掌握了稳压电源的原理和实际应用，为以后的学习打下了根底。参考文献1陈堂等编著配电系统及其自动化技术中国电力出版社2004.82赵晶主编Protel99高级应用.人民

14、邮电出版社，2000：18-253何仰赞等编著电力系统分析武汉：华中理科技学出版社，2002.34于海生编著微型计算机控制技术清华大学出版社2003.45王士政主编电网调度自动化与配网自动化技术中国水利水电出版社2007.36梅丽凤等编著单片机原理及接口技术清华大学出版社2009.77许建安编著电力系统微机继电保护中国水利水电出版社2003.618邱关源，电路（第四版），高等教育出版社，1999。9Bobrw1.inearAnalysisHolt,RinehartandWinston,Inc.,198110冯民昌，模拟集成电路根底，中国铁道出版社，1995。UU谢自美，电子线路设计、实验、测试，高等教育出版社997附录器件清单器件大小型号RlR20.51R30.3kR4O.3kR5R6R7R8dl1N4148d21N4148d31N4148d41N4148dzl2CK12dz22CK12Cl0.2C2O.1C3CxAl741A2A3