高阻测量电路

模拟电子技术基础课程设计(论文)高阻测量电路－兆欧表院（系）名称电子与信息工程学院专业班级电子信息工程学号140405048学生姓名朱泽万指导教师起止时间：2016.7.4—2016.7.15课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：通信工程学号140405048学生姓名朱泽万专业班级通信142课程设计（论文）题目高阻测量电路－兆欧表课程设计（论文）任务任务要求：高阻测量电路用来测量高阻物体的阻值，需要有稳定的直流高压，为此需要将直流低电压进行升压，同时需采用稳压措施。由方波产生电路、升压电路控制电路采样电路等部分组成。方波信号电压送给升压电路输出直流高压；电阻分压器作为输出信号采样电路；运放及相应器件构成控制器等。技术要求：1、设计放大器所需的直流稳压电源。2、采用直流低压供电。3、量程为1~1000ΜΩ。4、测量阻值分三档在表头显示，即1~10ΜΩ、10~100ΜΩ、100~1000ΜΩ。5、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。指导教师评语及成绩平时成绩：答辩成绩：论文成绩：作品成绩：总成绩：指导教师签字：年月日注：平时成绩占20%，答辩成绩占20%，论文成绩占40%，作品成绩20%。本科生课程设计（论文）I摘要兆欧表是电工常用的一种测量仪器，主要用来检查电气设备、家用电器或电气线路，以保证这些设备、电器和线路工作在正常状态。随着功能的多样性，电路结构的发展呈现出越来越复杂的发展趋势，因此，避免发生触电及设备损坏等事故尤为重要。由于测量高阻物体的阻值需要有稳定的直流电源输出，所以设计的电路需要将直流低电压升为高电压。根据这个原理，本次设计的电路包含有方波的产生电路，根据直流变压和开关稳压电源的原理将直流电压变为方波信号；然后由升压电路通过脉冲变压器把电压升高；再通过整流滤波电路滤波获得直流电压；之后对输出电压采样信号去控制方波的占空比，从而实现稳定输出电压有了直流电压后，将微安表和被测电阻串入回路，便可测出流过电阻的电流，将流过的电流换算出对应的刻度，则可直接读出电阻的阻值。本系统采用Multisim仿真软件进行仿真测试。在保证功能的前提下尽可能的控制了器件成本。然后根据具体元器件特性，不断调试，最终基本实现了测量高阻的指标并且使电路稳定工作。关键词：兆欧表；升压电路；稳定输出电压；Multisim本科生课程设计（论文）II目录第1章绪论....................................................................................................................11.1高阻测量电路——兆欧表的应用.....................................................................11.2兆欧表的设计要求............................................................................................1第2章高阻测量电路——兆欧表的总体设计方案....................................................22.1设计方案论证.....................................................................................................22.2兆欧表设计方案框图及分析.............................................................................2第3章单元电路设计....................................................................................................33.1控制器电路........................................................................................................33.2方波产生电路....................................................................................................33.3脉冲升压电路....................................................................................................43.4整流滤波电路....................................................................................................53.4.1级数的选择..............................................................................................53.4.2运放的要求..............................................................................................53.4.3滤波器的要求..........................................................................................64.1整体电路图及工作原理....................................................................................74.2电路参数计算.....................................................................................................74.3整体电路性能分析.............................................................................................8第5章高阻测量电路实物制作....................................................................................95.1高阻测量电路焊接..........................................................................................95.3高阻测量电路焊接作品..................................................................................10第6章总结..................................................................................................................11参考文献........................................................................................................................12附录I...........................................................................................................................13附录II..........................................................................................................................14本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1高阻测量电路——兆欧表的应用兆欧表又称绝缘摇表,是用来测量电气设备绝缘电阻的可携式仪表,也可用来测量某些元件的性能参数及质量好坏。一般只有500伏或1000伏的兆欧表，当测量高压电气设备绝缘时，经常会感到兆欧表的输出电压不足，灵敏度较低，甚至达不到查出局部性绝缘缺陷的目的。因有时用500伏兆欧表测被试品绝缘值电阻值较高，而用2500伏兆欧表测其绝缘电阻值时已低到不能使用的程度。绝缘是相对的，基本绝缘体对低压是绝缘的，但对高压不一定是绝缘的，因此，用不同电压兆欧表测出的绝缘电阻值是不同的。1.2兆欧表的设计要求兆欧表的应用广泛，可用来测量绝缘电阻，测量稳压二极管的稳压值，还可以用来测量晶体管的反向击穿电压。兆欧表的选择，主要是选择它的电压及测量范围。高压电气设备绝缘电阻要求高，须选用电压高的兆欧表进行测试；低压电气设备内部绝缘材料所能承受的电压不高，为保证设备安全，应选择电压低的兆欧表。选择兆欧表的原则是不使测量范围过多地超出被测绝缘电阻的数值，以免因刻度较粗而产生较大的读数误差。另外还要注意有些兆欧表的起始刻度不是零，而是１MΩ或２MΩ，这种兆欧表不宜测量处于潮湿环境中的低压电气设备的绝缘电阻，因为在这种环境中的设备绝缘电阻较小，有可能小于１MΩ，在仪表上读不到读数，容易误认为绝缘电阻为１MΩ或为零值。技术要求：1、设计放大器所需的直流稳压电源。2、采用直流低压供电。3、量程为1~1000ΜΩ。4、测量阻值分三档在表头显示，即1~10ΜΩ、10~100ΜΩ、100~1000ΜΩ。5、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。本科生课程设计（论文）2第2章高阻测量电路——兆欧表的总体设计方案2.1设计方案论证要测量高阻物体的阻值，需要有稳定的直流高压，故首先将直流低电压（设用9V电池供点）升压为1000V的直流高压，同时采取稳压措施。根据直流电压和开关稳压电源的原理，可先将电池供电的直流电压变为方波信号，再通过脉冲变压器升压，然后经过整流，滤波，可获得直流高压。为了稳压，可对输出电压采样，利用采样信号去控制方波的占空比，从而实现稳定输出电压。有了直流高压后，将微安表与被测电阻串联回路，便可测出流过电阻的电流，将流过表头的电流换算成对应电阻的刻度，则可直接读出被测电阻的阻值。2.2兆欧表设计方案框图及分析图2.2总体设计方框图电源接通后，线圈n1的两端产生上正下负的感应电动势，以阻止T的集电极电流i的增加。通过耦合线圈也产生上正下负的电动势，电动势经电容的C的耦合通过R是T的基极电流iB加大，则i进一步增加，再次通过n2使iB增加，该正反馈过程使三极管迅速饱和。此后C经R2、T逐渐放电，C左端电位下降，又在n1中产生下正上负的感应电动势，n2也产生下正上负的感应电动势，通过C使iB减小，I进一步减小，此正反馈过程使三极管迅速截止，E通过D、R2对C充电，使T的基极电位升高，当vB升到使T导通时，又重复上述过程。以上就是周而复始地进行，产生振荡，得方波输出。改变方波产生电路升压电路整流滤波电路控制电路采样电路R兆欧表本科生课程设计（论文）3电容的充放电时间常数，可改变其占空比。方波信号电压通过脉冲变压器升压（n3/n1＞＞1），是输出信号v0再经过整流、滤波，得到支流高压输出信号V0。被测电阻与微安表串于输出回路中，则有相应的电流流过表头，采用切换开关切换表头不同