模电课程设计--电容测试电路的设计

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1、2012~2013学年第二学期《模拟电子技术》课程设计报告题目：电容测量电路的设计专业：通信工程班级：11通信2班姓名：王来军刘俊伟朱敏汪辉陶加男何雨杨小兵王东晨指导教师：倪琳电气工程系2013年6月日19任务书课题名称电容测量电路的设计指导教师（职称）倪琳(讲师)执行时间2012~2013学年第二学期第16周学生姓名学号承担任务王来军RC正弦振荡电路的设计朱敏RC正弦振荡电路的设计刘俊伟电压跟随器的设计王东晨电压跟随器的设计陶加男电容交流电压转换电路的设计杨小兵电容交流电压转换电路的设计何雨有源带通滤波电路的设计汪辉有源带通滤波电路的设计设计目的1、学习电

2、容测量电路的设计方法；2、研究电容测量电路的设计方案。设计要求（1）设计一个五量程的电容测量电路；（2）拟定设计步骤；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4）要求绘出原理图；（5）撰写设计报告。19电容测量电路的设计摘要五量程电容测试电路是以集成运放为核心用来测试多种电容范围的电容测试电路。本测试电路有四个部分，包括RC正弦振荡电路、电压跟随器、电容交流电压转换电路和带通滤波电路。RC正弦振荡电路产生500Hz正弦波作用于被测电容，经过电压跟随器的隔离作用将此信号作用于被测电容，经过转换电路将电容量转换为交流电压，实现通过测量电压来测量电

3、容。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，这时我们就用我们设计的电路来测量它以便于我们选择。本电路功能通过Multisim软件实现。关键词：电容测试；RC正弦振荡；转换电路；带通滤波；Multisim19目录摘要3第一章题目分析、方案论证和总体设计51.1题目分析51.2方案论证51.3总体设计5第二章单元电路设计72.1RC正弦振荡电路72.2电压跟随器82.3电容交流电压转换电路92.4有源带通滤波电路10第三章系统综述133.1总电路图133.2仿真143.3结论：15第四章设计心得16参考文献17

4、附录1819第一章题目分析、方案论证和总体设计1.1题目分析设计电容测试电路，目的是通过现有的能测量的工具将不能测量的量转换为能测量的量，电容量的测试可以将电容通过交流电可以产生容抗，通过转换电路可以将其转换为一定的交流电压，利用电压和电容量成正比的关系通过测试电压即可实现电容量的测量。不同量程的选择可以通过不同档电阻大小的改变实现。1.2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。测量电路如图所示。在直流稳压电源下，由文氏电路产生信号，经过电容电压转换电路，输出电压

5、和电容量成正比，通过测量电压大小然后就可以知道电容两大小。图1.1RC桥式振荡电路1.3总体设计本电容测试电路分为四个部分，首先由RC正弦振荡电路产生500Hz正弦波信号，然后将此信号通过电压跟随器将信号产生电路及被测电路进行隔离，19信号通过电压跟随器后便作用于被测电容，通过电容交流电压转换电路将被测电容量转换为交流电压信号（电压大小正比于电容量），通过二阶带通滤波电路滤出500Hz的正弦电压，通过测量此电压信号即可。RC正弦振荡电路Cx电容电压转换电路带通滤波器Uo电压跟随器图1.2电容测试电路设计总体框图19第二章单元电路设计2.1RC正弦振荡电路又称

6、文氏桥震荡电路，用来产生500Hz正弦信号作用于被测电容。本电路设计中，RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R4、R5、R6及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器R6可改变负反馈深度，以满足震荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管(温度特性好)，且要求特性匹配，才能保证输出波形征服半周对称。R5的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。电路的振荡频率=500Hz起振的幅值条件Rf/R2>=2式中：Rf=R6+R4+（R5//rD），rD为二极管正向导通电阻。调整反

7、馈电阻Rf（调R6），使电路起振，切波形失真最小。R6的百分比至30%左右时，电路能够振荡。改变选频网络参数C或R，即可调节振荡频率。一般改变电容C作量程切换，而调节R做量程内的频率细调。图2.1产生500Hz正弦波信号的RC振荡电路19图2.2RC正弦振荡电路产生信号波形图2.3RC正弦振荡电路产生信号电压及频率测试2.2电压跟随器电压跟随器是在同相比例运算电路中，将输出电压的全部反馈到反相输入端。反馈系数为1，输入电压等于输出电压。具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用.共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电

8、路中可以起到阻抗匹配的作