设计课题选

时间：2022-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：PAC是一种新型集成电路，在电子技术中具有很大的应用空间。下面提供的设计课题可以用PAC实现，如果没有PAC芯片及相应的编程环境，也可以用集成运放等芯片和其他元器件组成的相同功能的模拟电路来代替。PAC及模拟前端模块的任务是把含有噪声的微弱信号放大送至ADC，要求采用PAC模块来实现模拟前端的功能。在PAC前要加一个衰减器，以适应测量不同输入信号电压的要求。由于设计的精度要求，要实现4 1/2位的精度显示要使用5个LED数码管。

6.4.3　应用可编程模拟电路（PAC）设计课题选

在第5章介绍了可编程模拟电路（PAC）的基本原理和应用。PAC是一种新型集成电路，在电子技术中具有很大的应用空间。下面提供的设计课题可以用PAC实现，如果没有PAC芯片及相应的编程环境，也可以用集成运放等芯片和其他元器件组成的相同功能的模拟电路来代替。

课题1　可编程温度监控系统

1）简述

工业、农业等生产实际中经常需要对某些现场的温度进行检测和控制，该课题就是一个实用的温度监控小系统的初步设计。

2）设计任务、技术指标及要求

（1）用热敏电阻作为温度传感器，把温度的变化能迅速敏感地转换成电阻的变化，再设计把电阻阻值变化进而转变成电压（或电流）的变化的电路。

（2）将ispPAC20配置成一个信号监测芯片，通过与外部的温度传感器电路进行连接来实现温度的控制。PAC芯片用来把从温度传感器电路输出的信号进行放大并得出偏差，最后送到ispPAC20的一个比较器中，通过和芯片内的DAC转换所提供的可编程比较电压的各种组合提供可编程的监测选择。

（3）PAC的输出信号最终将根据设定的检测温度的高低用来控制一个发光二极管的熄灭和点亮。

3）设计说明与提示

整个电路的结构框图如图6.4.29所示

图6.4.29　温度监控电路结构图

（1）温度传感最好采用经济实用的负温度系数半导体热敏电阻作为传感器。

采样电路可选择用热敏电阻、2个固定电阻、1个可变电阻组成的一个电阻桥电路。加可调电阻的目的有两个，一是调节桥电阻的平衡，二是在外加电压一定的时候，可以通过改变可调电阻的阻值来改变比较电压，使得测控温度可编程。

（2）图6.4.30是PAC20的内部编程连接参考电路。

桥电路中，当热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化到超过某一设定的门槛电压（而且这个门槛电压是可编程的）时，通过ispPAC20输出的电压就会驱动报警电路报警。

图6.4.30　PAC20的编程电路图

（3）报警电路可以由三极管开关电路、继电器和显示器件（例如发光二极管）组成。isp－PAC20输出的信号会有两种可能，即高电平和低电平。高电平信号使三极管导通，驱动继电器动作，发光二极管亮，而输出低电平时三极管截止，继电器不动作，发光二极管会熄灭。

4）选用器材及测量仪表

（1）选用元器件

①ispPAC20电路；②三极管2N1893、二极管1N4001、LED；③负温度系数热敏电阻（10kΩ）、继电器；④固定电阻、电位器等。

（2）测量仪表

①直流稳压电源；②万用表。

5）思考题

（1）你选用的继电器型号和主要参数是什么？是否可不选用继电器来设计报警驱动电路？选用继电器有何优点？

（2）试用其他的设计方案来完成该课题。

课题2　交流小信号电压测量系统的开发设计

1）简介

该系统用于对模拟交流小信号的电压测量，要通过PAC将交流小信号进行放大，调理等处理，然后将处理后的信号送至ADC进行A/D转换，其后将转换后的信号送至显示部分，经译码输出后得到人们熟悉的十进制数值。所以该系统是一个模数结合型电路。

2）设计任务、技术指标及要求

①输入信号电压1mV～100mV，频率范围400Hz～20kHz；②要求系统的输出电压最大值为5V；③精度达到4 1/2位。

3）设计说明与提示

信号电压测量系统电路的整体规划上采用模块化的设计方法，将电路具体分为四部分:PAC及模拟前端模块、ADC转换模块、显示模块和电源模块。

（1）PAC及模拟前端模块

PAC及模拟前端模块的任务是把含有噪声的微弱信号放大送至ADC，要求采用PAC模块来实现模拟前端的功能。ispPAC可以完成多路信号的选择、放大、调理及缓冲。其中信号调理是指对信号滤波、积分、求和。为了衰减共模噪声，PAC输入信号常被设计成差分输入，可改善系统的精确度。在PAC前要加一个衰减器，以适应测量不同输入信号电压的要求。

（2）整流滤波模块

该模块对PAC输出的交流信号进行整流滤波，得到直流电压才能送到ADC进而转换成数字信号。

（2）ADC转换模块

由于电路系统的PAC的输入为差分方式，并且电路要达到的精度为4 1/2位，所以ADC电路最好采用ICL7135来实现模数转换。

（3）显示模块

由于设计的精度要求，要实现4 1/2位的精度显示要使用5个LED数码管。为了简化电路，又由于ICL7135可以直接输出BCD码，所以在设计中可将输出编码分为段码与位码的方式。这样可以大幅简化电路并提高电路的稳定性。

（4）电源模块

按照电路设计的要求与所用芯片的要求，电源模块需要能够提供＋5V、－5V电源和接地端。同时考虑到电路是数模混合电路且有的芯片工作频率较高，故为了提高电路的稳定性，减少混合电路带来的干扰，在每个芯片及电源插座旁都要加上一个大约0.1uF的电容滤波。

交流小信号电压测量系统的硬件框图如图6.4.31所示。