基于高精度电压电流取样器的设计与实现

摘要

本课题设计是一种通用的换能器声学电性能参数测量的精密取样仪器。是为了解决换能器在功率放大器输出的高电压大电流信号驱动过程中，对驱动信号进行实时高精度测试问题，而设计的一种自动高精度电压电流取样器。该仪器电压取样部分具有输入阻抗高，适应电压高、相位误差小、增益系数范围大等特点；电流取样部分具有与输入电压完全隔离，取样范围宽、相位误差小、增益系数范围大、低噪声等特点。电压电流通道放大器的增益控制部分，由单片微机系统通过逻辑控制继电器切换，进行增益系数档位的选择，实现了增益系数选择的自动控制。

电路系统由电压通道放大器，电流通道放大器，放大器自动增益系数控制，稳压电源四部分组成。其中电压通道放大器由精密输入衰减器，高速缓冲器，主放大器，低频提升电路组成；电流通道放大器由电流互感器，输入衰减器和主放大器组成；而电压电流通道放大器的增益系数范围的自动切换系统，由高速缓冲器、有效值直流变换、带10位A/D模数转换的STC12C5624AD单片机系统、二个放大器通道四个增益系数切换继电器组成。

关键词　高精度；电压；电流；取样器；增益系数的自动切换。

目录

摘要 I

目录 I

第1章 电路设计要求 1

1.1设计任务 1

1.2技术指标 1

第2章 电路总体方案设计与论证 2

2.1模块一的设计方案 2

2.2模块二的设计方案 3

2.3模块三的设计方案 3

2.4模块四的设计方案 4

第3章 模块电路的设计与实现 6

3.1电压通道电路的设计 6

3.2电流通道电路的设计 11

3.3自动增益系数控制电路的设计 15

3.4直流稳压电源电路的设计 20

第4章 电性能测试 21

4.1测试设备 21

4.2技术要求 21

4.3电压精度测量 22

4.4电流精度测量 23

4.5电压、电流相位差测量 24

4.6测量结果 25

第5章 总结 26

参考文献 27

致谢 28

附录一 电原理图 29

附录二 控制程序软件 30