pid課程設(shè)計(jì)--積分、微分、比例運(yùn)算電路

1、<p>　　模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)課題：積分、微分、比例運(yùn)算電路 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 電信（本） </p><p>　　學(xué)生姓名：XXX </p><p>　　學(xué)　　號(hào)：　 　　　　

2、　　　　　</p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2009.1.13 </p><p>　　積分、微分、比例運(yùn)算電路</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　1

3、．設(shè)計(jì)一個(gè)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)積分、微分和比例功能的運(yùn)算電路。 ；</p><p>　　2．用開(kāi)關(guān)控制也可單獨(dú)實(shí)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(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±12V）。 </p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　

4、要能實(shí)現(xiàn)積分、微分和比例功能，必須要有比例、積分和微分三個(gè)單獨(dú)的實(shí)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(guò)于繁雜，器件用量多，花費(fèi)大，焊接量多，而方案二電路克服了上述缺點(diǎn)，故選用方案二。</p><p>　　三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　1、橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負(fù)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(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±

6、12V）</p><p>　?。?）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(guò)變壓器降壓使得進(jìn)入整流的電壓減??；整流道路部分利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)變，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)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(guò)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(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響。</p><p><b>　　其流程圖為：</b></p><p><b>　　（2）參數(shù)設(shè)計(jì)：</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(shí)變壓后副邊電壓u2應(yīng)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(shè)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(shí)，主要考慮兩個(gè)參數(shù)，即最大整流電流和反向擊穿電壓。每個(gè)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(lái)

10、實(shí)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(hào)帶來(lái)的噪音，令C5=C6=220UF。負(fù)載選0.5K的電阻。</p><p>　　2、積分、微分和比例運(yùn)算電路</p><p><b>　?。?）比例運(yùn)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(yùn)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(yùn)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>　　（2）比例、積分和微分運(yùn)算電路：</p><p><b>　　2．元件清單</b></p><p>&

16、lt;b>　　（1）直流電源</b></p><p>　?。?）比例、積分和微分運(yùn)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(shí)應(yīng)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(guò)程</b></p><p>　?、艠蚴秸麟娙轂V波集成穩(wěn)壓塊正負(fù)直流電源電路的調(diào)試過(guò)程：</p><p>　　電源電路由于元件少，線路簡(jiǎn)單，所以應(yīng)力求保證連線正確。三端穩(wěn)壓器要檢查三個(gè)腳不能接錯(cuò)。7812系列和7912 1，2腳連線剛好相反，切忌弄錯(cuò)。濾波電解電容

18、一定要分清正負(fù)極性，否則會(huì)產(chǎn)生爆炸。一般是正端接高電位，負(fù)端接低電位。</p><p>　　接通電源后，首先靜態(tài)幾分鐘，如無(wú)異常，無(wú)怪味，方可進(jìn)入測(cè)試。否則應(yīng)斷開(kāi)電源，排除故障。</p><p>　　電路無(wú)故障，測(cè)量相應(yīng)點(diǎn)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(yùn)算電路的調(diào)試過(guò)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(yùn)算電路時(shí)，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(wú)放大，然后觀察示波器輸入與輸出波形有無(wú)反向。</p><p>　　在做積分電路時(shí)，正確連接號(hào)電路后觀察輸入輸出波形是否對(duì)應(yīng)，在輸入為方波時(shí)輸出是否為三角波。</p>

20、<p>　　在做微分電路時(shí)，正確連接好電路后觀察輸入輸出波形是否對(duì)應(yīng)，在輸入為方波時(shí)輸出是否為尖頂波。</p><p><b>　　六、性能測(cè)試與分析</b></p><p>　　1.橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負(fù)直流電源電路的測(cè)試及分析：</p><p><b>　　⑴測(cè)試的數(shù)據(jù)：</b></p>

21、<p>　　①變壓器的副邊電壓： 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(duì)誤差=(30-29)/30×100℅=3.33℅</p><p>　　U1理=15V ,相對(duì)誤差=（15-14.4）/15×100

23、℅=4℅</p><p>　　U2理=15V,相對(duì)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(duì)誤差=（18-18.9）/18 ×100℅=5℅

24、 </p><p>　　Uo2相對(duì)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(yùn)算電路：</p><p><b>　　①比例運(yùn)算電路：</b></p><p>　　測(cè)得Ui=60.2mV Uo=-2.991V </p><p>　　Au=-49.68 Au理=-50

26、Au相對(duì)誤差=(-49.68+50)/50*100℅=0.64℅ </p><p><b>　?、诜e分運(yùn)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\(yùn)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(jié)論與心得</b></p><p><b>　　結(jié)論:</b></p><p>　　在比

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

29、驗(yàn)當(dāng)中遇到了一些困難，在比例運(yùn)算電路中開(kāi)始電路有放大但后來(lái)無(wú)放大，結(jié)果發(fā)現(xiàn)uA741壞了，換了一個(gè)之后有放大且結(jié)果正確；在積分運(yùn)算電路中輸出波形為變形三角波，本應(yīng)為三角波，主要是沒(méi)有用電位器；在微分運(yùn)算電路中輸出波形為變形三角波，本應(yīng)為尖頂波，主要是沒(méi)有用電位器。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．謝自美《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試》

30、 華中理工大學(xué)出版社。</p><p>　　2．畢滿清《電子技術(shù)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社。</p><p>　　3. 童詩(shī)白、華成英《模擬電路技術(shù)基礎(chǔ)》 第四版 高等教育出版社。</p><p>　　4. 華東理工電子學(xué)教研室《電子技術(shù)基礎(chǔ)》 高等教育出版社?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?lt;/p><p>　　5.