毕业设计外文资料翻译.doc
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1、个人收集整理 勿做商业用途 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)外文资料翻译学院 (系): 南京理工大学泰州科技学院 专 业: 电气工程及其自动化 姓 名: 秦文龙 学 号: 0702050236 (用外文写)外文出处: 附 件: 1。外文资料翻译译文;2。外文原文。 指导教师评语: 签名: 年 月 日注:请将该封面与附件装订成册. 数字电压表一、导言 我们的目标是制作一个电压表。我们将实现的电压表使用的几乎都是数字元件,而不是模拟元件。该电路的工作原理像许多其他数字测量电路一样,它将变化量转换成一个时间间隔的测量,然后测量那个时间。通常称我们想要测量的电压为输入电压。假设我们给电容器充电
2、的过程随时间线性变化(即保持一个恒定充电电流I),零伏起。这将需要一段时间T=Vin/(dVin/ dt)=VinC /(dQ/ dt)=VinC / I为电容充电到Vin.因此,如果我们可以测量这个时间间隔,那么我们就可以确定Vin.为了用数码电子测定时间,我们生产了高频脉冲序列和计数脉冲的时间间隔内发生的测量。脉冲数的计算是很短的时间间隔措施,从此对Vin就采用这种方法测量.随着一些合适的转换和显示,就产生了数字电压表(DVM)。为了用实际的电路元件实现这个想法(主要是集成电路或ICs),我们需要一些单独的章节.该项目的最终完成电路图在此书面记录的最后一页显示(不要让它吓到你!)。在倒第二
3、页有与它的功能相同的电路部分概述和标记.这部分所需要的项目有:A)一个脉冲序列发生器。在电子学中,这就是所谓的时钟.我们已经学会了如何建立脉冲序列发生器用555定时器芯片。这也是时钟最主要的部分. B)有一种监测电容两端的电压和产生信号的方法,当起始电压为零伏,充电至电压和开始进行测量时相等时,输入电压Vin。我把这个部分称为控制和门控. C)有一种计算时钟脉冲的方法发生在启动和停止控制信号之间.这是计算部分. D)一个恒流电容器充电电路,可以开启、关闭和复位。零伏的启动和停止充电信号。模拟输入/变送器。 E)一个可读的方法显示在这个时间段的脉冲数。这是锁存和显示部分。我们将学习如何建立每一部
4、分,然后连接到一起应用到数字电压表中。二、逐节集结 下面,让我们开始吧.A:时钟发生器 A部分,我们主要要学会做前面的实验.数字的东西,一般工作在0或5V。因此,无论用5V功率555而不是10或15V(见规格表),或者把针分压器输出到将5V的三个。这是从后面的示意图中最终选择的方法B:基本控制和门控 为了实现B部分功能,我们使用一个集成电路为基础的解决方案,称为比较器。本IC的整个目的是比较两个中哪个电压信号较大。其中一个电压为Vin和另一个电容两端的电压.比较器的比较过程必须不能影响当前的电流,否则它会干扰恒流充电过程。为了能实现接近于零的输入电流,我们将使用一个LF355 FET输入运算放
5、大器作为我们的比较器。 我们将在课堂上详细讨论运算放大器。现在,我们只要知道,运算放大器可看成一个芯片具有两个输入端口标记+和 (这些点上连接的电压称为V+和V),并称这两个端口为同相和反相输入端。同时它只有一个输出端口。当然,像任何一个IC一样它需要连接电源和接地,在这种情况下,有两个电源供电(+10 V的电压VCC和10V的电压Vee,这些只是常规的电源电压名称). 如果+输入端电压(更积极)大于输入端电压(V+V-)时,355将促使其输出高电压,接近Vcc.如果情况相反,(V V+)时,输出电压将变低,接近Vee。 为了实现实验的这一部分,我们将使用一对LED来监察运算放大器的输出状态。
6、 LED是象征器件: 是一个发光二极管。一般在课堂上我们讨论了二极管。他们作为一种通用阀。当前箭头指向(正)允许流动.较短的箭头一致指向LED顶端的箭头。 (由于历史原因,这一端通常称为阴极;设备的另一端称为阳极)当二极管“有偏置”。(即施加电压)向这个方向施加电压,它被认为是正向偏置。如果这些LED的正向偏压小于1。6伏,电流就小,不会产生光。另一方面,如果你尝试着在二极管两端制造更大的压降 ,你会发现,这一点是无法实现。任何二极管总是“努力”维持1伏左右的压降(见以下关于确切值的描述)。该二极管将保持恒定正向偏置电压降通过绘制电源提供越来越多的电流,直到电源减少或二极管电源烧伤。正向偏置电
7、压降的准确值仅仅取决于二极管的制作材料。红色的LED是由砷化镓(GaAs),一种自然界不存在的人造材料。他们的正向偏置电压大约为1.6伏特,而且只有在正向偏置电压不小于1。6伏时才会亮灯.信号二极管通常由硅制造,正向偏置电压为0。6伏.当反相偏置(电压极性相反)时,LED是不会亮的。 下面的电路中,一定情况下只有一个LED灯会亮,如果运算放大器的输出为正,左边的灯亮;如果运算放大器的输出为负,右边的灯亮。 通常LED要串联一个大约500W的电阻,以保证在高电流时他们看到的电压能够平稳的下降,从而避免烧坏二极管。文档为个人收集整理,来源于网络个人收集整理,勿做商业用途1) 如图所示建立的电压监测
8、电路。下面的SPDT开关控制中,9K的电阻用来控制电容的充电。1k的电位器连接到电压表上 ,我们可以用来设置介于0V和10V之间的输入电压。电容充电的时间主要决定于电容的性能和9K的电阻,通常是固定的,充电速度足够慢的话就能在输入电压增加时及时通知增长充电时间。(注:Vin是最终得到的我们想要测量的电压。在该原理图中,该电容器常被充电至电压从0V到小于10V的Vin。但是,要想充电至更高的的电压将需要更长的时间(充电速度变慢),所以355比较器将衡量一个较长时间即输入电压增加时V逐渐大于V+时所需要的时间 。)确保电解电容器的极性正确!这意味着V+应接近10V。 2)在此配置中,运放将推出 1
9、0V或10V的6脚(实际上略少。测量实际值).由于我们的两个LED连接相反的极性,在其他情况下只有其中一个将被正向偏置而发光.选择其中一个LED为红色的另一个为绿色的,并分配他们使当电容器电压大于Vin时,绿色的亮灯.当开关翻转至9 k的电阻连接电容器,则电容器开始充电。红色LED应该最初灯亮,然后延迟一段时间,熄灭,绿色的灯接着亮。如果Vin是通过调整1K的电位器增加,应该延迟更长的时间.开关转换至另一个方向后(取消连接9K的电阻并短接至电容两端),红色LED应立即灯亮,因为电容器没有通过电阻直接对地放电. 3)确保电容器的极性正确,转动电位器使能够提供最大电压Vin .转换使电容器充电。你
10、可能看不到绿灯亮。这是因为运算放大器不能与输入信号与其电压非常接近的电压一起工作.移动一点电位器使Vin变小或是比V+小,然后再试一次. C:计数时钟脉冲来测量经过时间1、用74LS192芯片计数脉冲 用0V作为停止信号(0),用5V作为启动信号(1),这种典型的数字电子芯片常被称为“TTL。数子电子的显着特征:任何输入或输出,只能在两种可能的状态之一.该实验电路板的功能是TTL输出发生器产生一个与TTL的“家族”的使用脉冲序列。合适的555电路也是如此。在这个类中的TTL使用的芯片都是由字母指定的。“LS是在JEDEC的编号(例如:改为74LS00是四与非门)。为了能够在电容器充电的过程中“
11、计算”产生的脉冲数,我们将使用一个74LS192集成电路,这是一个“十进制计数芯片”,性能好而且体积小,只有约一美元的成本。该芯片的5号引脚能接受一个输入的逻辑电脉冲序列(“上升沿计数“).它从0开始计数脉冲(0000二进制)到9(1001二进制),不断把相应数量转换到引脚3,2,6,7上的计数位(LSB到MSB)。当它累加到9的时候输出一个“执行”信号到引脚12上,然后二进制输出位转到0000重新开始计数,就这样不断重复.同时它也可以像增计数一样倒计数,但我们不会使用这一点. 为保证这一要求可以问你的导师或进入“74LS192数据表”到谷歌,挑选合适的引用部分数据表。 芯片的内部结构将在课堂
12、上得到解释.熟悉了这个芯片,我们一般就会通过使用一个上拉电阻和一个转换开关来给它发出信号。霍洛维茨和希尔(HH)介绍的开关去抖部分。这部分解释了为什么我们必须使用“开关去抖”去响应计数器.每个开关按下即发送一个且只有一个脉冲到计数器.幸运的是,在左侧已经提供了关于实验板开关去抖的器件. 1 )线的上方switchandresistor计数电路部分,采用常闭去抖按键开关.上拉电阻应该把5V连至交换机。 一个500W电阻将被连接到接地,当开关关闭时,呈现出向COUNTUP逻辑0输入(引脚5)。当开关按钮被按下,打开开关 因此,打破了接地电阻的连接。 5V输入,然后提交给正数输入(减去过程中,电阻两
13、端的电压降,但要记住,输入逻辑芯片吸取的电流很小所以这一下降是neglibigle。).这从0至5 V的过渡算作一个脉冲。 2)接线电路的其余部分,如图所示。该74LS192是一个复杂的输入装置,我们没有使用先进的设备。这些未使用的输入引脚必须连接到任何地面或+5 V,因为脚离开了它们(未连接)导致漂移的随机输入电压会给芯片造成错误。倒计数(4)和load(11)引脚必须连接高电压(5V)。该清除输入(引脚14)必须接至0V。74192二进制位输出的3,2,6和7前四个连接LED指示灯。 (这些指示器已经有串联电阻内置过电流保护。)确保至少有效位(LSB,引脚3)连接到最右边的的最高位(最高位
14、,引脚7)连接到大多数LED显示屏,以便将读取的二进制通常在左边。 3)现在反复开关多次。您应该看到的逻辑指标数为每一个按钮按下一个单位,从0000到1001(二进制为0到9),然后回到零和重复。这应该重复,只要你继续开动开关。 4)断开5脚位的上拉电阻器,并连接它,而不是直接到TTL信号 函数发生器运行在一个较低的频率.观察到输出的二进制计数。接下来,连接CLEAR(引脚14)上拉电阻和一个DIP 开关(见下文附注),并注意它的功能。最后,连接CARRY( CO ,引脚12)到第五个逻辑指示灯,并注意其变化。保持这个电路连续。 DIP开关拉设置注: 有些人会说这是一个下拉电阻,因为它连接到地
15、面,而不是在5V的上面的设置开关去抖.设置用左边的降低DIP开关行原型板。在最右边slideswitch内部连接一个侧面有DIPS数字0或5,请确认此开关设置为5V。为了避免短路的5 V电源 。电阻必接地,1500W从高边(5V)的本电阻器,运行您的输入有明确的针(或者其它任何电路中的manuallyoperated 逻辑输入需要)。 2。切换输入到74LS192打开和关闭一个非门,工作电压表将通过计算之间的时间,从555的脉冲电容器充电开始,比较检测到的355电容电压时间已超过 因此,改变V和输出状态.要做到这一点,我们将使用一个简单的与非门在电路上面. 与非门是在课堂上讨论.NAND是一个
16、NOTAND布尔电路元素.真值表上图已给.上拉电阻将提供一个逻辑输入的NAND,当开关关闭(这模仿的情况,我们已有而电容器仍然充电),0位如果开关打开。输入NAND 的B是连接到555脉冲序列输出.该NAND的输出将因此按照555脉冲序列(相反)如果开关闭合,NAND输出将只是位于逻辑0。 1)首先探讨了NAND操作.查找74LS00芯片数据表。 7400 实际上是一个包含4个独立与非门。只需选择其中一个事实上他们是独立的。 555定时器电路可以使用TTL发电机,但以后将需要555反正.选择电阻器和电容器,给出了几赫兹脉冲重复率,以便您可以看到输出的变化视觉。然后就可以输出555脉冲第一个输入
17、到NAND,第二个输入到一个上拉电阻和DIP开关。2验证其范围是唯一的NAND输出振荡时,DIP开关关闭,因此输入上拉至+5伏)(逻辑1) 3)现在在NAND线输出到正数的脚位的计数器74LS192 上一节。验证时的DIP开关的拉动计数器仅计数。如果555脉冲重复率太高,你将无法看到四个LED指示灯开关 ,作为计数的进展.他们看起来好像他们都在同一时间,同时减少 亮度。当DIP开关是关闭的,然而,LED的应冻结在一个稳定的格局.4)使用两个探头以确认该信号是由555 NAND的倒置。您需要同时显示两个示波器通道。 1。恒定电流充电为什么不理想,通过取一个固定电阻,电容使用,固定电压是多少? (
18、提示:V=V0)我们现在需要一个恒定的可以开启和关闭和复位到零伏的启动和停止收信号的电流电容器充电。 .这是一项复杂的任务,因此D部分将有几个子.电容必须充电随时间线性,所以有一个固定的单位时间的电压升高。我们如何获取电容器线性?回想了V =Q / C,1安培= 1库仑/秒.所以,只要我们以恒定电流充电的电容增量每个相同数额收取,亦即每递增一个固定量附加的电压。这给出了一个线性。对于恒流驱动,我们将使用LM334,一个三端电流源,只需要一个外部电阻设置电流。一个理想的电流源将提供一个固定的电流负载,无论是什么连接。正如分压器,任何真正的电流源将下降到某一数值。注意+ Vin和V型图下所示。+
19、Vin引脚是将电源电压输入到芯片中。采用V终端是输出引脚电流(ISET)提供给我们的负载(电容器)。由于种种迹象表明,V必须小于+的VIN.如果载入中的V过于接近电源电压,输出电流将下降或停止供给.对于正确的操作,我们必须满足的条件+ VinV.0。5V。自然,这意味着我们可以给我们的电容器充电高于0.5V(VIN的0。5 + v)。象大多数芯片的,有很多合理的应用采用334电路。下图显示了最简单的配置。 VIN可以接140V之间的任何一个。RSET取决于下面的公式:ISET =(227V /K )Tambient/RSET。对于这个项目,假定Tambient=300K. 在真实的电路中,我们
20、就必须建立在温度补偿条件下,使充电与目前的环境温度无关.本文为互联网收集,请勿用作商业用途文档为个人收集整理,来源于网络1)利用上述公式,计算RSET的0。5mA的电流。 2)确保了LM334数据表的副本,以便您可以识别的线索。组装上面的小片段,当VIN = 5 V供电,并测量输出电流,以验证你的计算。 334与温度有关,看到目前的变化。这应该是一个小的变化。 3)把在9K的电阻接到正电源的地方,电容器充电到第B1的恒流源电路以上,如对这种书面记录的最后一页完整电路图所示. 通过将验证功能与电流源串联一个电流表的电路和电容器,并观察示波器电容电压。你大概观察认为以上(+ VIN的0。5 V)的
21、电容从不取= 4。5V的范围内所提到 。电流表大概显示到电容电压等级0.5毫安读出近 4.5 V,那么它应该读为零。替换10V的5V电源电压。请注意,目前仍然是相同的. 334输出电流与电源电压无关。 4)。其次,测量偏置的电容器充电曲线V(t)的示波器和验证,随时间呈线性关系。比较与预期值计算衡量偏差。 2.自动化控制充电电路 鉴于目前的334测量,计算出电容值给一个伏特充电速度/秒100和200之间的V /秒这一选择将允许最终仪表电路重读相当高重复频率的输入电压,允许其按照输入电压随时间变化.例如,如果电流= 0。5毫安和C = 3.3 106,F= 0.5的MC /秒/ 3.3 106
22、= 150 V的F /秒这意味着每伏0.006秒。 要启动和停止的电容器充电电路,我们将使用一个装置,作为一个电子开关MOSFET晶体管。MOS - FET,可被用在这里是被称为RFP4N05L。 MOSFET是极其敏感器件的意思,他们很容易摧毁。本装置的终端被命名为栅,源和漏。该门是控制终端的电流从漏极到源。门一个非常小的电流,皮安或更少。我们可以控制的毫安数百(甚至更大的电流Idrain相应大得多功率Idrain *(VdrainVsource)持续从漏源。这些设备在具有不同特点的多种类型,但我们并不需要关心. 我们将建立的充电电路中的步骤自动化控制。文档为个人收集整理,来源于网络本文为互
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