模拟电路课程设计报告设计课题：电流电压转换电路题目一、设计任务与要求1.将4mA～20mA的电流信号转换成±10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。
这种转换电路以4mA为满量程的0％对应－10V，12mA为50％对应0V，20mA 为100％对应＋10V。
2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。
二、方案设计与论证题目要求之一：要求将4mA~20mA的电流信号转换成为±10V的电压信号，可以在集成运放引入电压并联负反馈，从而达到电流-电压转换。
题目要求之二：要求用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的±12V直流电源。
我们知道直流电源可由四部分构成，变压器，桥式整流电路，电容滤波电路及集成稳压电路构成。
通过对各元器件参数的计算及电路的组合分析可初步定制出原理图。
方案一:(一)：设计一个第一级增益为1的差动输入电路，第二级增益为2.5的电路。
其原理图为：（二）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V）。
根据其设计流程图：我们分别设计出其四个部分的电路图，再经过组合得到其总原理图为：方案一总结：优点：精确，操作方便。
缺点：一些2K 电位器不易买到但可以用5K 代替。
方案二:（一）其原理图为：R110k¦¸R210k¦¸R3500¦¸U1ARC4558Y32481U2BRC4558P56487R410k¦¸20R59.1k¦¸R72k¦¸Key=A50%R810k¦¸R922k¦¸R1010k¦¸R1110k¦¸Key=A50%6R123.9k¦¸00R13680¦¸8R145k¦¸Key=A50%101213114XSC1I112mA43117（二）直流源设计同方案一方案二总结：优点：电路虽较简单，缺点：器材不容易买到，像运放OP4558,温度补偿性二极管，很容易操作。
通过对2个方案的比较分析，我们选出了最优的方案——方案一。
4~20 mA 电流提供部分也有两种方案： 方案一：电压源串联一电阻: 电路如图V212 V1R11.25k¦¸2优点：可提供一定电流，缺点：误差很大，不能直观读出电流值。
方案二：用VCCS受控源提供电流：电路如图：R31k¦¸Key=A优点：可通过调节电位器得到较大范围电流，并直观读出。
误差很小。
缺点;接线方面不太稳定。
综合参考：选方案二产生电流源电路三、单元电路设计与参数计算（一）第一级电流的计算；由于设计要求是要把4mA~20mA的电流转换成电压，所以要提供电流源。
可以用制作的直流源与一电位器串联，通过调节电位器从而达到所需的电流。
I=U/R,当I=4mA时，R=U/I=12V/4mA=3000Ω;当I=20mA时，R=12V/20mA=600Ω. 所以只要调节电位器的阻值在600Ω~3000Ω之间就可以达到电流4mA~20mA。
选择电位器R7为10K的电位器，R1=500Ω可由二只1KΩ电阻并联实现。
这样输入电流4mA 对应电压2V，输入电流20mA对应电压10V。
A1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V.(二)第二级的计算：因为第一级电压变化范围为-2-（-10）=8V.而最终输出应为-10V~+10V，变化范围10V-(-10V)=20V，故A2级增益为20V/8V=2.5倍，又输入电流为12mA时，A1输出电压为-12mA×0.5mA=-6V.此时要求A2输出为0V。
故在A2反相输入端加入一个+6V的直流电压，使 A2输出为0。
A2运放采用反相加法器，增益为2.5倍。
取R3=10K,R4=10K,R6=25K(可以用100K的电位器进行调节，所以选择100K的电位器) 反相加法器引入电压为6V，可以用一电位器与12V的电源串联分压，从而达到所需的6V. R5=R6//R3//R4=10KΩ（二）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V）。
直流源四个组成部分分析：1、电源变压器。
其电路图如下：由于要产生±12V的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V，由现有的器材可选变压后副边电压u2为15V的变压器。
2、整流电路。
其电路图如下：桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
3、滤波电路。
其电路图如下：滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。
电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。
滤波电路输出电压波形如下：4、稳压电路。
我们知道，三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。
调成管决定输出电压值。
由于本课程设计要求±12V 的输出电压，所以我们选用7812和7912的三端稳压管5．电流转换电压原理及相关参数计算：（1）图中A1运放采用差动输入，其转换电压用电阻R1两端接电流环两端，阻值用500欧姆。
可有两只1K电阻并联实现，这样输入电流4mA对应电压为2V。
输入电流20mA对应电压10V。
（2）A1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V.故要求电阻R2,R3,R4和R5+RW 阻值相等。
选R2=R3=R4=10K,选R5=9.1K,RW1=2K,RW1用于调整电阻元件不对称造成的误差，使输出电压对应在-2V~-10V,变化范围8V.（3）而最终电压输出应为-10V~10V.变化范围是20 V。
故要求A2级增益为2.5倍。
又输出电流为12 mA时A1输出电压为-6V，此时要求A2输出为0V，故在A2反相输入端加入一个+6V的直流电压，使A2输出为0。
（4）A2运放采用反向加法器，增益为 2.5 倍，取R6=R7=10K,R9=22K,RW2=5K,R8=R6‖R7‖R9=4K.取标称值R8=3.9K。
（5）反相加法器引入电压6V,通过稳压管经电阻分压取得，稳压管可选电压管介于6~8V间的系列，取6.2V.（6）工作电流定在5mA左右。
电位器电流控制在1~2 mAIrw3=6.2/2=3.1,R10=12V-V2/I2+IRW3=0.71K.取标称值R10=680欧姆，式中12V 为电路工作电压。
（7）RW2用于设置改变增益或变换得斜率（4毫安对应-10V,20毫安对应+20V）调整RW2使变换电路输出改变满足设计要求。
四、总原理总原理图（一）电流电压转换电路R110k¦¸R210k¦¸R3500¦¸U1ARC4558Y32481U2BRC4558P56487R410k¦¸20R59.1k¦¸R72k¦¸Key=A50%R810k¦¸R922k¦¸R1010k¦¸R1110k¦¸Key=A50%6R123.9k¦¸00R13680¦¸8R145k¦¸Key=A50%101213114XSC1I112mA43117（2）桥式整流电容滤波集成稳压块±12V 直流电源2．元件清单元件序号型号主要参数数量备注（单价:元）R1，R2 1K 3 0.1R2,R3,R4,R6,R7 10K 5 0.1R10 680欧姆 1 0.1R9 22K 1 0.1R8 3.9K 1 0.1RW1,RW3 2K 电位器 2 0.8RW2 5K 电位器 1 0.8RW4 1K 电位器 2 0.8RW1 10K 电位器 1 0.8C1,C2 3300 uF 2 0.5C3,C4 0.47 uF 2 0.3稳压管 6.2V 1 0.6C5,C6 1 uF 2 0.2C7,C8 220 uF 2 0.2D1 D2 D3 D4 D5In4007 6 0.2D7 D8 2 0.2变压器U2=±15V 1三端稳压管W7812 W7912Uo=±12V 2 1.5五、安装与调试(一)安装依据已设计出的电路图，合理地在电路板上布局，拉线。
在安装的过程中注意以下几点：1、大电解电容的正负极不能接反；2、uA741的各管脚不能接错；3、三端稳压管三个端的作用一定要分清；4、焊时拉线要直，焊点应均匀。
（二）调试Ⅰ、直流源动态调试将变压器插头插至220V交流电后，开始测变压器的副边电压U2及滤波输出电压U1、U2还有稳压管输入电压Ui1和Ui2，最后测试Uo1和Uo2。
这几个步骤应按顺序进行，若其中某一个步骤出现问题，应及时停下进程，切断电源，查找和想法排解故障。
Ⅱ、电流电压转换电路动态调试1、先用仿真软件将原理图仿真，观察其是否符合理论结果。
仿真结果如下：可知原理图符合实验要求，达到预期结果六、性能测试与分析(一)直流源性能测试与分析Ⅰ、直流源性能测试在调试成功后，我们开始测试直流源各组成部分的输入及输出电压。
具体过程如下：a、用万用表交流档测试副边电压U2，结果：U2+=14.9 V，U2-=-15V;b、用万用表直流档测试滤波输出电压，结果：Uo+=17.8V，Uo-=-17.9V;c、用万用表直流档测试稳压管输入电压，结果：Uo+=17.8V，Uo-=-17.9V；d、用万用表直流档测试稳压管输出电压，结果：Uo+=11.8V，Uo-=-11.9V；Ⅱ、直流源数据处理及误差分析：1、数据处理：理论值：变压器的副边电压： U2+=+15V U2-=-15V；滤波输出电压： Uo+=+18V Uo-=-18V；稳压输入电压： Uo+=+18V Uo-=-18V；稳压后输出电压： Uo+=+12V Uo-=-12V。
=|14.9-15|/15×100%=0.667%变压器副边：η1＝|17.8-18|/18×100%=1.11%滤波输出（稳压输入）：η2＝|-17.9+18|/18×100%=0.56%η3稳压电压：η4=|11.8-12|/12×100%=1.58%η5=|-11.9+12|/12×100%=0.56%2、误差分析：a、焊接技术不够成熟，导致电路板没达到理想结果；b、实验仪器不够精确；c、电子元件制作不精良；d、实验者读数时不仔细引入实验误差；（二）电流电压转换电路性能测试与分析。