1、本实验中的运放使用一片LM335二运放。为了使用方便,本设计采用单5V供电,运放所需的-5V电压利用电荷泵芯片(ICL7660)来提供。考虑到5V电源电压可能不稳定,参与运算所需的2730mV、320mV等固定电压由2.5V基准源芯片(TL431)分压或放大得到。 图1 数字温度计原理框图三、设计原理1.设计原理图仿真电路如下:2.原理分析及元件参数计算 左上角的运放是一个相减器。R1,R2,R6,R7均取100K大电阻,减小温度传感器内阻的影响。Uo=Ui-2.73v。 正下方是一个基准源对外输出2.73v直流信号。Uo=2.5*(1+R3/R4)R3约为940,R4约为10K,得Uo近似为
2、2.73v。 右下角的运放是同向相加器。其同相端一个接上一级的信号。一个接0.178(即0.32/1.8)v的直流信号。由同向相加器的输入输出特性得:Uo=(1+R9/R8)*(R10|R13)/(R14+R10|R13)*(Ui1+Ui2)R10=R13=R14=10K, R8=25000, R9约为110000. 代入得Uo=1.8(Ui+0.178)=1.8Ui+0.32右上角是分压电路。对2.73分压得到了0.178v。四、仿真结果温度U1U2U3理论值仿真值-232.5-0.23-0.231-0.094-0.09302.73-0.3*10-30.320.3212730.270.270
3、0.8060.8071003.7311.0012.122.120五、元件清单电阻100k7个30k1个10k6.8k1k510470 电位器2k200kLM335:半导体温度传感器通用型二运放2V数显表头(DVM)ICL7660:电荷泵芯片TL431 :2.5V基准源开关六、完成制作,电路,正面、背面以及工作中的照片正面:背面:布局图:七、温度测量及误差分析温度值理论实测显示值3050mV320mV318mV896.0mV894.3mV32.031.82950mV220mV217mV716.0mV712.5mV22.021.72986mV256mV254mV780.8mV777.2mV25.6
4、25.42962mV232mV234mV737.6mV735.8mV23.223.42977mV247mV246mV764.6mV762.8mV24.724.6上表中测量结果存在误差,可能是因为所用运放非理想运放,如存在偏置电流,失调电压等因素,而理论计算是根据理想运放来计算的,导致实验误差。另外实验室提供的元件本身存在误差,如实验室应提供的电阻本身误差5%,也是实验误差产生的一个重要因素。八、总结与体会本次设计与制作已经完成,回想这两周来的电子设计制作经历,感触甚是深刻。通过本次课程设计,使我们对电子设计及制作产生了较为浓厚的兴趣,这不仅加强了自己对理论知识的理解和巩固,还能提高自己的动手能
5、力,可以说受益匪浅。本次设计主要分为四部分:设计、仿真、制作及调试。这四个步骤在整个课程设计过程中起着重要的作用。本次课程设计的任务是:根据老师给出的设计题目的要求选择合适的电路,确定元件参数,对原理图进行电路仿真。在整个设计制作过程中用到了Multisim仿真软件。通过本次仿真,使我们更熟练的运用Multisim进行电路仿真。仿真完成后接下来就是制作了,我们先对电路进行了布局,这使我们后来的引线很方便。焊接时一定要做到细心加耐心,不要急于求成。当然对于一个初学者而言,刚开始焊出来的板子确实谈不上美观,不过当熟练之后,焊出美观的板来就不成什么问题了。最能体现一个人的耐心程度,也最能学到东西的阶
6、段还是在调试过程。在整个过程中既要求熟练掌握设计的原理,懂得运用所学电学的基本理论,还要求善于查错,改错。如果在调试过程中无法达到预期结果,就要从整个设计制作过程中认真分析,细心查找错误,一步一步仔细排查。在找到错误之后,切不可马上放弃这块板子重新做,如果不懂如何做,可以请教在这方面能力较强的同学,尽量做到以较少的改动来改正错误。这样可以节约时间。当调板不成功,尤其是花了很久时间都未能成功的时候,不要急燥,要静下心来分析。我们在调试过程中也遇到了问题,当检查时发现,原来我们用的一根地线是一根漆包线,外层不导电,导致电路部分未接地。在修改之后,终于,一直期盼出现的结果出来了。从这一次制作过程的心得体会当中,我们意识到在以后的设计中还需要做到再细心、再耐心、再专心。回想从制作开始到结束,没有哪一步不是注入了自己的心血,心情就激动不已,此次设计必将让我们的理论水平和实践能力上升到一个新的台阶,同时也让我们认识到实践的重要性。
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