1、電阻分檢儀實(shí)訓(xùn)報(bào)告院（系）名稱: 信 息 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 學(xué) 生 姓 名: 指 導(dǎo) 教 師: 2013年12月11日摘 要現(xiàn)代生活日新月異,人們一刻也離不開電。在用電過程中就存在著用電安全問題,為了避免事故發(fā)生,就要求經(jīng)常測量各種電器設(shè)備的電阻值。判斷其絕緣程度是否滿足設(shè)備需要，判斷其絕緣程度是否滿足設(shè)備需要。 電阻分檢儀實(shí)驗(yàn)應(yīng)用三端集成穩(wěn)壓器W7805和W7905，電壓跟隨器和窗口比較器LM324，74LS86作為異或門，發(fā)光二極管，電阻和必要的保護(hù)電路，組成了電阻分檢電路，實(shí)現(xiàn)了能夠快捷的選出一級(jí)電阻的功能，有相應(yīng)的LED發(fā)光顯示，并制作樣機(jī)。利用了現(xiàn)代集成芯片

2、技術(shù)，利用恒流源電路、使用高精度雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，輸出精度高，檢測準(zhǔn)確。采用三又二分之一位LED大數(shù)顯讀數(shù)直觀清晰：上下限可以任意設(shè)定，使用方便，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化。關(guān)鍵詞：A/D轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器、比較器。一、設(shè)計(jì)目的 通過電阻分檢儀電路的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)： （1）正負(fù)5V直流穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)、運(yùn)算放大器、數(shù)字集成電路、電阻、電容來設(shè)計(jì)電阻分檢電路； （2）掌握電阻分檢儀電路的工作原理及調(diào)試方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求 1、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)電阻分檢電路，能快捷地選出一級(jí)電阻，并有相應(yīng)的LED發(fā)光顯示。 2、設(shè)計(jì)要求 本課題主要完成以下幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)： 直流電源電路：為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定、

3、可靠的直流電。 檢測電路：把被測電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)進(jìn)行比較，并對于檢測的信號(hào)進(jìn)行分析比較。 顯示電路：在終端顯示出各種檢測信號(hào)狀態(tài)。 設(shè)被測元件阻值為Rx，標(biāo)準(zhǔn)電阻為Rn，則電路測量情況為： 若Rx（10.05）Rn時(shí)， LED1紅燈發(fā)光；LED3黃燈不發(fā)光。 若Rx（10.05）Rn時(shí)， LED1紅燈不發(fā)光；LED3黃燈發(fā)光。 若0.95RnRx（1+0.05）Rn時(shí)，LED2綠燈發(fā)光，表示為一級(jí)電阻。三、基本原理 1、電路框圖 2、工作原理（1）直流電源電路 直流電源由電源變壓器、橋式整流電路、濾波器、穩(wěn)壓電路等四個(gè)組成部分組成。 本系統(tǒng)所需的是5V的直流電，因此要利用變壓器將220V的市

4、電先降至合適的交流電壓（本電路需先降至15V交流電壓），然后再將變壓器次級(jí)輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。 橋式整流電路作用是利用具有單方向?qū)щ娦阅艿恼髟⒄?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動(dòng)電壓。 濾波電路由電容元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動(dòng)電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。 穩(wěn)壓電路的作用使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。電源穩(wěn)壓常采用三端集成穩(wěn)壓器，本設(shè)計(jì)可以采用三端集成穩(wěn)壓器W7805和W7905，它具有體積小、可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，而且使用靈活、價(jià)格低廉，只有三個(gè)引出端子，分別接輸入端、輸出端和

5、公共端，基本上不需外接元件，而且內(nèi)部有限流保護(hù)、過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路，使用方便、安全。(2）檢測電路 本電路主要用LM324作為電壓跟隨器和窗口比較器；74LS86作為異或門。 電源給出5V直流電壓送到檢測電路，為了防止四運(yùn)放芯片LM324因電源接反時(shí)兩電源相互串通或所接信號(hào)過高損壞芯片，這里特加了D1、D2（利用二極管的單向?qū)щ娦裕┘右员Ｗo(hù)。 選擇器部分，應(yīng)用四運(yùn)放LM324作為跟隨器和窗口比較器。A1電壓跟隨器實(shí)現(xiàn)阻抗變換，A2、A3組成窗口比較器。 檢測原理：由門限電壓與阻值的關(guān)系，求出上下門限電壓。經(jīng)電壓比較器輸出兩個(gè)不同電平，即高電平和低電平。當(dāng)待測電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻相串聯(lián)比較送入跟隨

6、器，兩個(gè)不同電平經(jīng)窗口比較器送出電信號(hào)使相應(yīng)發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻改變時(shí)或當(dāng)電源電壓改變時(shí)，也不影響電阻選擇的精度。電路工作原理如下：A1的輸出電壓Ux隨Rx阻值的增大而增大（電壓跟隨器）。當(dāng)Ux大于UR1時(shí)，必定也大于UR3，此時(shí)A3和A2的輸出電壓均為UOH，因此D5導(dǎo)通發(fā)光，而D6和D7截止不亮，反之當(dāng)Rx較小使Ux小于UR1時(shí)，必定也小于UR3 ，此時(shí)A3和A2輸出電壓均為UOL，因此D5和D6截止，D7導(dǎo)通發(fā)光。當(dāng) UR3UxUR1時(shí)，UO2=UOH,UO3=UOL,因此D5和D7均截止不亮，而D6導(dǎo)通發(fā)光。根據(jù)以上分析，當(dāng)Ux與UR1和UR2滿足以下條件時(shí)： Rx=1.0

7、5Rn, Ux=UR1 Rx=0.95Rn, Ux=UR2就能利用發(fā)光二極管正確指示被測電阻 是否符合選擇要求。按電路圖可得式：化簡得： 只要在R1,R2,R3中選定一個(gè)電阻值，便可由上列式求出另兩個(gè)電阻值。例如：取R1=10K,則R3=10K,R2=526 不論Rn取何值，Rx的選擇范圍都是(0.951.05)Rn，因此，同一選擇器可以用來選擇任意標(biāo)準(zhǔn)值的電阻，只要改變Rn即可。（3）顯示電路 該電路由異或門與三個(gè)發(fā)光二極管組成。四、元器件的選擇1、 LM324集成運(yùn)放 LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖6所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源

8、共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖6（a）所示的符號(hào)來表示，它有5個(gè)引出腳,其中“Vi-”、“Vi+”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端,“Vo”為輸出端LM324主要參數(shù) 電壓增益： 100dB 單位增益帶寬： 1MHz 單電源工作范圍： 3V-30V DC 每個(gè)運(yùn)放功耗：（V+=5V時(shí)） 1mV/op.Amp 輸入失調(diào)電壓： 2mV（最大值7mV） 輸入偏置電流： 50nA-150nA 輸入失調(diào)電流： 5nA-50nA 輸入共模電壓范圍： 0-V+-1.5V DC（單電源時(shí)） V-V+-1.5V DC（雙電源時(shí)） 輸出電壓幅度： 0-V+-1.5V DC（單電

9、源時(shí)） 輸出電流： 40mA 放大器間隔離度： -120dB（f0:1kHz-20kHz） 電路特點(diǎn) 可以用+5V電源工作，此時(shí)能與TTL邏輯電路兼容，即單電源工作； 可以用+15V電源工作，此時(shí)能與任何運(yùn)放兼容； 可以作中等電流驅(qū)動(dòng)器，輸出電流40mA，吸入電流5mA； 輸入阻抗高，頻帶寬。 由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬,靜態(tài)功耗小,可單電源使用,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 電壓跟隨器 電路的主要特點(diǎn)是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1 電路的作用：具有緩沖、隔離、提高帶載能力，完成阻抗匹配的功能。 輸入高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路中可以起到

10、阻抗匹配的作用，能夠使得后一級(jí)的放大電路更好的工作。因?yàn)椋妷悍糯笃鞯妮敵鲎杩挂话惚容^高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級(jí)的輸入阻抗比較小，那么信號(hào)就會(huì)有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級(jí)的輸出電阻中。在這個(gè)時(shí)候，就需要電壓跟隨器來從中進(jìn)行緩沖，起到承上啟下的作用。2、74LS86 集成電路74LS86是一片四2輸入異或門電路，其引腳圖如下所示： 異或門電路有兩個(gè)輸入端，1個(gè)輸出端。當(dāng)兩個(gè)輸入端中只有1個(gè)是高電平時(shí)，輸出端則為高電平；當(dāng)輸入都是低電平或都是高電平時(shí)，輸出端才是低電平。邏輯關(guān)系式為 五、電路設(shè)計(jì)原理圖：六、PCB圖總結(jié)許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)都離不開電，并且在這些實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)對通電時(shí)間、電壓高低、電流大小以及動(dòng)態(tài)指標(biāo)有著特殊的要求，因此，如果實(shí)驗(yàn)電源不僅具有良好的輸出質(zhì)量而且還具有多功能以及一定的智能化，那么就省去了許多不精確的人為操作，取而代之的是精確的微機(jī)控制，而我們所要做的就是在實(shí)驗(yàn)開始前