微弱电流信号的检测和放大电路摘要.doc

专业模块课程设计说明书 （测控技术与仪器专业） 微弱电流信号的检测和放大电路 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 职 称： 起止日期： 2015.6.23～2015.7.3 机电工程学院 专业模块课程设计任务书 一、设计题目：微弱电流信号的检测和放大电路 二、设计任务及要求 任务：设计电路实现对微弱电流信号的检测与放大，将微弱电流信号转换成有用的电压信号。 要求：电路要包括电流/电压转换电路，信号放大电路，调制和解调电路，并采用multisim仿真。 三、设计时间及进度安排 设计时间共两周（2015.6.23～2015.7.3）,具体安排如下表： 周安排 设 计 内 容 设计时间 第一周 布置设计任务和具体要求及设计安排；提出设计思路和初步设计方案、根据设计方案，进行具体的设计，根据指导意见，修改具体设计；仿真实现设计要求，指导、检查完成情况。 15.06.23-15.06.26 第二周 设计、仿真，撰写、完成专业模块设计报告, 验收、考核 15.06.29-15.07.03 四、指导教师评语及成绩评定 指导教师评语: 年 月 日 成绩 指导教师(签字): 目 录 专业模块课程设计任务书 1 一、设计题目：微弱电流信号的检测和放大电路 1 二、设计任务及要求 1 三、设计时间及进度安排 1 四、指导教师评语及成绩评定 1 第一章 课程设计的目的 1 第二章 课程设计说明书正文 2 一、任务的提出 2 二、方案论证 2 三、电路基本结构 3 四、电路的设计与实现 3 1. I\V转换电路 3 2. 电压放大电路 5 3. 相敏检波电路 7 4. 电压比较器 10 5. 低通滤波器 11 五、 试验调试及结果的分析 14 结论 15 参考文献 15 课程设计的目的 课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计（论文）奠定基础。 1．进一步巩固和加深学生所学一门或几门相关专业课（或专业基础课）理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能； 2．培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力； 3．培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。 课程设计说明书正文 一、任务的提出 很多情况下，我们在应用中采集的往往是微弱电流信号，而微弱电流信号很难直接使用，所以对微弱电流信号的检测与放大，在科学研究和军事等领域有广泛的应用。微弱电流信号检测放大的一般办法是通过I\v转换器件将微弱的电流信号转换成为电压信号，然后再通过电路放大，最后利用低通滤波器，滤除混杂在信号中的高频噪声。 二、方案论证 具体工作方式：I\V转换电路将微弱电流转换成电压，通过三运放放大电路放大后，其输出电压与正弦高频电压相乘得到高频载波信号，同时正弦高频电压通过电压比较器转换为方波，两者输入开关式相敏检波电路，经过二阶低通滤波器后得到输出电压。 由于本电路检测的是微弱电流信号，顾采用了频率为100HZ，电流为0.00005A的输入电流。I/V转换器采用1kΩ的电阻，电流经I/V转换器后，电流信号变为电压信号，理想状态下为0.1V（峰值电压）。万用表测出的是有效电压，为70.731mv。为方便处理LM358AD里面包括有一个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。 图1 LM358AD引脚图 三、电路基本结构 图2 微弱电流信号检测与放大装置整体结构 图3 微弱电流检测与放大电路整体结构 四、电路的设计与实现 I\V转换电路 I/V转换电路结构如图4： 图4 同向反向端接地，同向端接入正弦交流微弱电流信号(0.00005A，100HZ)，采用1KΩ电阻，经过I/V转换电路后，根据公式1，理想状态下输出有效电压为70.71mv。如图5所示 图5 I/V转换电路输出电压 I/V转换电路运行正常，输出波形如图6所示。 图6 I/V转换电路输出电压波形 电压放大电路 本设计采用三运放差分式放大电路，但有一支路输入为0，故可以省去，采用两个差分式同向放大电路相乘实现放大作用。差分式结构，对共模