pid課程設計--積分、微分、比例運算電路

1、<p>　　模擬電路課程設計報告</p><p>　　設計課題：積分、微分、比例運算電路 </p><p>　　專業(yè)班級： 電信（本） </p><p>　　學生姓名：XXX </p><p>　　學　　號：　 　　　　

2、　　　　　</p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計時間： 2009.1.13 </p><p>　　積分、微分、比例運算電路</p><p><b>　　一、設計任務與要求</b></p><p>　　1

3、．設計一個可以同時實現(xiàn)積分、微分和比例功能的運算電路。 ；</p><p>　　2．用開關控制也可單獨實現(xiàn)積分、微分或比例功能；</p><p>　　3．用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計電路所需的正負直流電源（±12V）。 </p><p><b>　　二、方案設計與論證</b></p><p>　　

4、要能實現(xiàn)積分、微分和比例功能，必須要有比例、積分和微分三個單獨的實現(xiàn)電路組成。</p><p><b>　　方案一</b></p><p><b>　　原理圖：</b></p><p><b>　　方案二</b></p><p><b>　　原理圖：</b>

5、;</p><p>　　選擇方案二的理由：方案一電路過于繁雜，器件用量多，花費大，焊接量多，而方案二電路克服了上述缺點，故選用方案二。</p><p>　　三、單元電路設計與參數(shù)計算</p><p>　　1、橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路</p><p>　　用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計電路所需的正負直流電源（±

6、12V）</p><p>　　（1）原理：直流源的制作由四部分組成：電源變壓器，整流電路，濾波電路及</p><p>　　穩(wěn)壓電路。變壓器部分通過變壓器降壓使得進入整流的電壓減小；整流道路部分利用二極管的單向導電性實現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉變，即將正弦波電壓轉換為單一</p><p>　　方向的脈沖電壓；濾波部分采用大電容，利用電容的充放電作用使輸出電壓趨于平滑；穩(wěn)

7、壓通過穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響。</p><p><b>　　其流程圖為：</b></p><p><b>　?。?）參數(shù)設計：</b></p><p><b>　　直流電源：</b></p><p>　　1）由于要產(chǎn)生±

8、12V的電壓，所以在選擇變壓器時變壓后副邊電壓u2應大于24V，由現(xiàn)有的器材可選變壓后副邊電壓u2為30V的變壓器。</p><p>　　2）整流輸出電壓的平均值：。</p><p>　　3）設變壓器副邊線圈的輸出電壓為 ，在vi 的正半周，vL = v2 ，所以。</p><p>　　4）在選擇整流二極管時，主要考慮兩個參數(shù)，即最大整流電流和反向擊穿電壓。每個二極

9、管的平均電流為且    。                          </p><p>　　5）濾波電路需采用大電容來

10、實現(xiàn)充放電，故選C1=C2=3300UF,C3與C4用于消除自激振蕩，選小電容0.1UF,C5與C6用于消除高頻信號帶來的噪音，令C5=C6=220UF。負載選0.5K的電阻。</p><p>　　2、積分、微分和比例運算電路</p><p><b>　?。?）比例運算電路</b></p><p>　　根據(jù)“虛地”，有： uN=uP=0<

11、/p><p>　　根據(jù)“虛斷”，有： iP=iN=0</p><p><b>　　iR=iF=0 </b></p><p>　　(uI-uN)/R=(uN-uO)/Rf</p><p>　　uO=-RfuI/R </p><p><b>　　uo=-50uI</b>&

12、lt;/p><p>　　(R= R′=2k, Rf=100k)</p><p><b>　　2.積分運算電路：</b></p><p>　　根據(jù)“虛地”，有： uN=uP=0</p><p>　　ic=iR=uI/R</p><p><b>　　uO=-uC</b></

13、p><p>　　uO=-1/C∫iCdt=-1/RC∫uIdt </p><p>　　uO=-1/RC∫t1t2uIdt+uO(t1)</p><p>　　uO=-1/RCu1(t2-t1)+uO(t1) (R=2k, Rf=1k, R′=2k, C=0.22uF) </p><p><b>　　微分運算電路：</b><

14、;/p><p>　　根據(jù)“虛地”和“虛斷”，有： uN=uP=0</p><p><b>　　uC=uI</b></p><p>　　iR=iC=CduI/dt</p><p>　　uO=-iRR=-RCduI/dt(R=100k,R1=2k,R′=2k, C=0.22uF,C=0.1uF)</p><p

15、>　　四、總原理圖及元器件清單</p><p><b>　　1．總原理圖</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　?。?）比例、積分和微分運算電路：</p><p><b>　　2．元件清單</b></p><p>&

16、lt;b>　?。?）直流電源</b></p><p>　　（2）比例、積分和微分運算電路</p><p><b>　　五、安裝與調(diào)試</b></p><p><b>　　1、安裝</b></p><p>　　按照總原理圖將元器件正確安裝在電路板上，焊接時應注意布局要合理，分清781

17、2、7819和三極管的管腳，注意不要虛焊。</p><p><b>　　2、調(diào)試過程</b></p><p>　?、艠蚴秸麟娙轂V波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路的調(diào)試過程：</p><p>　　電源電路由于元件少，線路簡單，所以應力求保證連線正確。三端穩(wěn)壓器要檢查三個腳不能接錯。7812系列和7912 1，2腳連線剛好相反，切忌弄錯。濾波電解電容

18、一定要分清正負極性，否則會產(chǎn)生爆炸。一般是正端接高電位，負端接低電位。</p><p>　　接通電源后，首先靜態(tài)幾分鐘，如無異常，無怪味，方可進入測試。否則應斷開電源，排除故障。</p><p>　　電路無故障，測量相應點波形，一般為變壓器輸出大小，整流濾波輸出或穩(wěn)壓器輸入電壓大小，最后輸出電壓大小。</p><p>　　(2)積分微分比例運算電路的調(diào)試過程：<

19、;/p><p>　　電路夾子比較多，首先要合理布局電路易于快速找出比例、積分和微分電路。</p><p>　　在做比例運算電路時，首先調(diào)試輸入電壓為60mv，正確連接好電路后觀察輸出電壓看有無放大，然后觀察示波器輸入與輸出波形有無反向。</p><p>　　在做積分電路時，正確連接號電路后觀察輸入輸出波形是否對應，在輸入為方波時輸出是否為三角波。</p>

20、<p>　　在做微分電路時，正確連接好電路后觀察輸入輸出波形是否對應，在輸入為方波時輸出是否為尖頂波。</p><p><b>　　六、性能測試與分析</b></p><p>　　1.橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路的測試及分析：</p><p><b>　?、艤y試的數(shù)據(jù)：</b></p>

21、<p>　?、僮儔浩鞯母边呺妷海?U1=+14.4 V,U2=-14.6 V，Uo=29 V</p><p>　　③濾波后的電壓: U+=+18.9V,U-=-19.6V</p><p>　?、?812和7912輸入電壓： U+=+19.6V,U-=-19.6V</p><p>　?、?/p>

22、7812和7912輸出電壓： Uo+=+11.8V,Uo-=-12V </p><p><b>　?、茢?shù)據(jù)處理：</b></p><p>　　變壓器副邊： Uo理=30V，相對誤差=(30-29)/30×100℅=3.33℅</p><p>　　U1理=15V ,相對誤差=（15-14.4）/15×100

23、℅=4℅</p><p>　　U2理=15V,相對誤差=（15-14.6）/15×100℅=2.67℅</p><p>　　濾波電壓： U+理1=1.2U2=1.2×15=18V U-理2=-18V</p><p>　　Uo1相對誤差=（18-18.9）/18 ×100℅=5℅

24、 </p><p>　　Uo2相對誤差=（-18+19.6）/18 ×100℅=8.89℅</p><p>　　穩(wěn)壓電壓： 7812 η4=|11.8-12|/12*100%=1.67%</p>

25、;<p>　　7912 η5=|-12+12|/12*100%=0%</p><p>　　2.比例、積分和微分運算電路：</p><p><b>　?、俦壤\算電路：</b></p><p>　　測得Ui=60.2mV Uo=-2.991V </p><p>　　Au=-49.68 Au理=-50

26、Au相對誤差=(-49.68+50)/50*100℅=0.64℅ </p><p><b>　?、诜e分運算電路：</b></p><p>　　VPP1=1.7*0.1mV=0.17mV,VPP2=0.8*0.1mV=0.08mV</p>&l

27、t;p><b>　?、畚⒎诌\算電路：</b></p><p>　　VPP1=1.6*0.1mV=0.16mV,VPP2=1.0*0.2mV=0.2mV</p><p><b>　　七、結論與心得</b></p><p><b>　　結論:</b></p><p>　　在比

28、例運算電路中,輸入60mV,輸出-2.991V，電壓放大倍數(shù)-49.68，相對誤差0.64％在誤差允許范圍之內(nèi)；</p><p>　　在積分運算電路中，輸入為方波時輸出為變形三角波；</p><p>　　在微分運算電路中，輸入為方波時輸出為變形三角波。</p><p><b>　　心得：</b></p><p>　　在實

29、驗當中遇到了一些困難，在比例運算電路中開始電路有放大但后來無放大，結果發(fā)現(xiàn)uA741壞了，換了一個之后有放大且結果正確；在積分運算電路中輸出波形為變形三角波，本應為三角波，主要是沒有用電位器；在微分運算電路中輸出波形為變形三角波，本應為尖頂波，主要是沒有用電位器。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．謝自美《電子線路設計、實驗、測試》

30、 華中理工大學出版社。</p><p>　　2．畢滿清《電子技術試驗與課程設計》 機械工業(yè)出版社。</p><p>　　3. 童詩白、華成英《模擬電路技術基礎》 第四版 高等教育出版社。</p><p>　　4. 華東理工電子學教研室《電子技術基礎》 高等教育出版社?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?lt;/p><p>　　5.