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1、目录第1章课程设计目的与要求11.1 课程设计目的11.2 课程设计的要求1第2章课程设计总方案12.1 高阻测量电路的方案论证12.2 高阻测量电路方案的实现2第3章课程设计的内容23.1 单元电路的设计2311 方波产生电路2312 脉冲升压电路4313 整流滤波电路53.2 电路性能分析6第4章课程设计的总结841 元器件清单842 总结8参考文献8第1章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的设计任务：1 设计一种直流低电压供电的高阻测量电路。2 设计放大器所需的直流稳压电源。设计参数：1 量程为11000M。2 测量阻值分三档在表头显示，即110M、10100M、1001000M。1
2、.2 课程设计的要求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。对各种方案进行比较，以电路的先进性结构的繁简成本的高低及制作的难易等方案作综合比较，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，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4 组成系统。在一定幅画的图纸上合理布局，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。第2章 课程设计总方案2.1 高阻测量电路的方案论证整流滤波电路升压电 路方波产生电路表头控制电路采样电路2.2 高阻测量电路方案的
3、实现 和其它测量电路一样，如果想要测量高阻物体的阻值需要有稳定的直流电源输出，因此需要将直流低电压升为高电压。根据直流变牙和开关稳压电源的原理先将直流电压变为方波信号，再通过脉冲变压器把电压升高，再经过滤波获得直流电压。为了稳压，对输出电压采样信号去控制方波的占空比，从而实现稳定输出电压。有了直流电压后，将微安表和被测电阻串入回路，便可测出流过电阻的电流，将流过的电流换算出对应的电阻的刻度，则可直接读出电阻的阻值。第3章 课程设计的内容3.1 单元电路的设计 311 方波产生电路 矩形波产生电路是一种能够直接产生矩形波的非正弦信号发生电路。由于矩形波包含极丰富的谐波，因此，这种电路又称为多谐振
4、荡器。1电路组成矩形波产生电路如图所示，它是在迟滞比较器的基础上，把输出电压经Rf、C反馈集成运放的反相端。在运放的输出端引入限流电阻R和两个稳压管而组成的双向限幅电路。图1 方波产生电路及工作原理2工作原理在接通电源的瞬间，图01电路的输出电压究偏于正向饱和还是负向饱和，纯属偶然。设输出电压偏于负饱和值，即 时，则集成运放同相端的电压为（1）而 时电容反向充电，vc由零变负。在vc高于vp之前， 不变。当vc下降到略低于vp时，vo从VZ跳变到+ VZ。与此同时，vp由 变为（2）而 是电容充电，在vc低于vp以前， 不变。当vc上升到略高于vp时，vo从+VZ跳到VZ。如此循环不已，产生振
5、荡，输出矩形波。3振荡周期图2图2画出了在时的一个方波的典型周期内输出端及电容C上的电压波形。当 时， ，则在的时间内电容C上的电压vc将以指数规律由 向+Vz方向变化，根据一阶RC电路的三要素法：（1）时间常数 （2）在t1时刻vC的初始值 （3）若 ，vC的终了值是+ VZ则得（3）其中 ，且t1tt2。当 时， ，将这些条件代入式（3），得出 （4）通常将矩形波为高电平的持续时间与振荡周期的比称为占空比。对称方波的占空比为50%。如需产生占空比小于或大于50%的矩形波，只需适当改变电容C的正、反向充电时间常数即可。实现此目标的一个方案是，将图3所示网络接入图XX_01中节点O、N间，代替
6、电阻Rf。这样，当vO为正时，D1导通而D2截止，反向充电时间常数为Rf1C；当vO为负时，D1截止而D2导通，正向充电时间常数为Rf2C。选取Rf1/ Rf2的比值不同，就改变了占空比。设忽略了二极管的正向电阻，此时的振荡周期为 （5）。图3312 脉冲升压电路 高频震荡引弧器的工作原理本电路主要由两部分组成，一个是高压脉冲发生电路，另一个是高频高压脉冲发生电路，高压脉冲发生器是根据电容充电放电原理制成的，由于电容上的电压放电，再充电放电速度较快，可以采用脉冲变压器取代一般的工频升压变压器取代一般的工频升压器进行设计，使这种高频引弧器具有体积小、重量轻、效率高、抗网压波动能力强等特点，制造工
7、艺简单，由于电路没有直接能量损耗，其效率较高，引弧速度可靠，比一般工频震荡引弧速度可提高一倍以上。 图4高阻引弧器电路原理图高脉冲发生器的工作原理 高脉冲发生器的主要作用是将工频电压经过倍压整流以后变成脉冲电压，在一个工频周期内产生两组高压脉冲，这部分是引弧器的核心部分，起工作过程和波形如图1、图2所示。工频电压输入后，正半周T1时刻、电压V1首先通过D1对C1进行充电，到达T2时刻冲电结束，此刻C1上的充电电压为VC1，进入半周期从t2时刻开始，电压v1通过D2对C2进行充电，当到达t3时刻充电电压vc2=v2-vc1，即ab两端电压达到稳压管的击穿电压，稳压管DZ被击穿，SCR迅速导通vl
8、1=vc2+vc1，形成一个正向脉冲峰值电压，此后C1+C2与L1发生电磁震荡，首先是C1+C2上的电压vc1+vc2通过SCR对L1进行正向放电，而后电感L1上的电压将通过二极管D3对C1+C2进行反向充电，到达T4时刻，反向充电结束，这时V1+V2又要对L1放电，由于此时SCR承受反向电压而被迫关断，vc1+vc2将通过与SCR并联的二极管D3进行反向放电，而后又正向充电，到达T2时刻结束vl1=vc2+vc1达到另一个反向峰值，这时vc1+vc2电压又要对L1放电，但由于SCR已被颇关断而停止放电，vl1速度衰减为零，电磁震荡结束，这样完成负半周的一次震荡过程。而此时负半周电压并未结束，
9、它将通过D2对C2进行充电，到达T6时刻充电结束，此时C2上的充电电压为vc2，从T6时刻开始进入另一正半周期，V1将通过D1对C1进行充电，到达T7时刻，C1上的充电电压vl1=vc2+vc1，即ab两端电压达到稳压管击穿电压Voe，稳压管DZ再次击穿SCR迅速导通，形成正半周期的又一次电磁震荡，并产生又一组正负电压脉冲，此后，这种过程循环下去，这样在一个周期内，在上分别得到一组幅值为VDZ的电压脉冲VL1，经PB1耦合，在次级L2得到一组高压脉冲。313 整流滤波电路如图所示为半波整流电容滤波电路。在没有接电容时，整流二极管VD在U2的正半周导通负半周截止，输入电压U0为6中虚线所示。而在
10、并接了电容后，假设在t=0时接通电源，则当U2由零逐渐增大时，二极管VD导电。由图5可见，二极管导电时除了有一电流流向负载外，还有一个电流向电容充电，电容两端的电压U0的极性为上正下负。如果忽略二极管导通时的内阻，则在VD导通时，UC等于变压器次极电压U2，而当U2到达最大值以后开始下降，此时电容上的电压U也将由于放电而逐渐下降，于是UC一定的时间常数按指数规律下降，直到下一个正半周期到来。当U2UC导通，再次向电容C充电。输出电压UC=U0图b中实线所示。与图6比较，可以看到，由于电容的滤波作用，输出电压比无电容器时平滑多了，且直流成分也增加了。电容器在全波整流电路或桥式整流电路中的滤波原理
11、与半波整流电路中的类似，其原理电路和波形如图5和6所示。所不同的只不过是，在桥式整流电路中，无论输入电压U的正半周还是负半周，电容C都有充电过程。图5 整流滤波电路3.2 电路性能分析 如图所示的高阻测量电路，由于方波输出部分没有具体器件改变充电、放电的时间常数，所以不能调节占空比，使方波输出不是很方便，其第二部分脉冲变压期工作在脉冲状态，电容充电放电速度很快，由于电容没有直接能量消耗，其效率非常高。在整流滤波过程中，电容滤波器只有在RLC值很大的条件下，才呢功能使输出电压的波纹较小，但是电容C的增大是有显的。电路总图3.3 参数计算第4章 课程设计的总结41 元器件清单RF20KC2=0.0
12、68F0.068FC10.022FR1110 KR110 KR2210 KR240 KC30.022FR2 KC4200FD1A741RL1 KD2A741D2CZ55MD3A741D2CZ55MD2CW56D2CZ55MC20.068FD2CZ55M42 总结 通过近半个月的艰苦研究，终于将完成了本次课程设计，可以说这段时间收获颇丰。首先就是了解了高阻测量电路兆欧表的基本内部结构以及它的基本原理和性能，兆欧表能够测量阻值很大的元器件，并且非常方便容易上手。更重要的是，在本次课程设计中我更深的体验到了我们今后所研究的对象到底是什么，使我的学习目标有了方向。这对我今后的学习有着极其深远的意义。参考文献1 张久海等。小型高频引弧器的研究。1990年第3期2 邹逢兴 李云刚 刘少克 集成模拟电子技术3 沙占友新型数字电压表原理与应用北京国防工业出版社