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湖北工业大学课程设计课程名称： 测控电路课程设计 课题名称： 交流电桥的设计专业班级： 13测控1班 姓 名：学号：指导教师：2016年 6月1日~6月6日目录 1.概述————————————————————3 2.总体方案设计————————————————3 3.电路设计及参数计算—————————————4 a.滤波电路——————————————— 4 b.电桥差分放大电路——————————— 8 c.绝对值电路——————————————12 4.硬件设计————————————————— 18 5.软件设计————————————————— 19 6.总结———————————————————20概述　　　在这次的课程设计中，老师给我们了多个题目供我们选择，大都是我们我们平时在上课时学习过的，像惯性电路相差计算，交流电桥输出电路，设计一个光电计数电路，设计微积分电路等，我选择了交流电桥的，在制定操作方案的过程中我们遇到了一些问题，去办公室请教了老师，等到了一些指点，我们这个题目要求我们实现如下６个小目标。　　　1、设计一个方波信号输出电路；　　　2、把方波信号编程三角信号　　　3、设计一个交流电桥电路；　　　4、设计电桥差分放大电路；　　　5、设计放大信号的绝对值电路；　　　6、设计绝对值变直流的电路；总体方案设计我们通过编程利用５１单片机输出一个方波，提供最原始的激励信号，然后通过滤波电路得到正弦信号作为ｖｉ提供给差分放大电路，经过差分放大后的信号作为ｖｏ。利用ｖｉ和ｖｏ作为输入，设计两个半绝对值电路，得到｜２ｖｉ｜，一个反向器得到（－ｖｉ），一个加法器，最后得到｜ｖｉ－ｖｏ｜＋｜ｖｉ＋ｖｏ｜的值，最后利用一个ＲＣ电路对其进行整流，得到绝对值变直流的电路。电路设计及参数计算在电路设计过程中我们我们将整体电路进行了划分，将其分为三大部分＜１＞滤波部分＜２＞差分放大部分＜３＞绝对值部分，下面我从第一部分讲起。滤波部分　　　（仿真滤波电路图）滤波电路图如上，电阻都选用１ｋ的，ｃ１选用１.０ｕｆ的，ｃ２选用２２０ｕｆ，从以上电路图中可知，我们首先对最原始从单片机产生的方波信号进行了方波整流，注意第一个三极管为ＰＮＰ，第二个为ＮＰＮ管，利用三极管的单向导通性以防止方波的失真现象。然后将这个信号作为ＲＣ电路的信号源，利用ＲＣ电路进行一次滤波，得到三角波信号，然后利用一个带通滤波器得到我们所需要的正弦激励信号。计算过程如下：　　　利用传递函数得到ｖｉ　　　（Ｖ－Ｖ１）／Ｒ＝Ｃ１＊（ｄＶ１／ｄＴ）＝＞　Ｖ１＝（Ｖ＋２．５）／（２＋ＲＣ１ＪＷ）所以有　　　Ａ（ｗ）＝１／（√４＋（ＲＣ１Ｗ）＾２）　　　Ψ（ｗ）＝－ａｒｃｔａｎ（ＷＲＣ１/２）再有（Ｖ１－２．５）／Ｒ＝－（Ｖ１Ｏ－２.５）／Ｒ－Ｃ　　２＊（ｄＶＯ－２.５／ｄＴ）Ｖ１Ｏ＊（１＋Ｃ２ＲＳ）＝５－Ｖ１Ｖ１０＝（５－ＶＩ）／（Ｃ２ＪＷ＋１）由于Ｖ１０＝ＶＩ，得到后续电路的ＶＩ．注意本设计中的２．５ｖ电压都是利用电阻分压实现的，中间那点的电压即为２.５ｖ．如下图（2.5v偏置电压） （原始方波信号）（一次滤波后的三角信号）　　 （二次滤波后的正弦信号）差分放大电路 （电桥电路）通过调节Ｒ２１滑动变阻器的大小来改变电桥的平衡状态。　（电桥差分放大电路）　通过调节滑动变阻器的阻值，使得电桥不平衡，有一个差值，我们利用电桥后面那一部分的电路，将电桥上下中间两点的电压放大，放大倍数可以通过调节三个电阻的大小来改变。　放大倍数＝（Ｒ１３＋Ｒ１４＋Ｒ１５）／Ｒ１４在本课程设计中我选用了两个１０ｋ和一个１ｋ的电阻，放大了２１倍。然后在两个放大运放后面接一个减法器，将这两个放大了２１倍的信号进行相减，得到他们的差分放大信号。　　　　　　　　 （减法器） 这两个放大了２１倍的信号进行相减，得到他们的差分放大信号。它们的差分也为原差分的21倍。（差分信号１）这是在滑动变阻器比较小时。（差分信号２）通过调节滑动变阻器阻值，在阻值越接近５０％时，电桥之间电压差为越小，这时波形越接近一条直线。在阻值超过５０％后波形图的峰值反向，距离５０％的值越远，波形图的峰值越大。（跟随器电路）因为后面的电路设计需要用到vi和vo，但是实际告诉我们如果直接用的话会产生失真现象，所以我们对vi和vo后面设计一个电压跟随器防止失真现象产生绝对值电路（绝对值电路）我们利用二极管的单向导通性来的到ｖｉ的绝对值，当ｖｉ大于０时，只导通下面一路电路R16为2k，这时R16与二极管之间的电压是vi的2倍（），