模拟实际供电现场的交流电路的分析(框图+电路图)
一个模拟实际供电现场的交流电路见图S1-1所示，由变压器T从220V交流电产生双15V交流电，该交流电源提供给负载RL供电，通过触头转换，可更换其供电电压为15V或30V。RL是一个综合性负载，有电位器VR、可调电感VL和固定电容C（大容量的可调电容一般难以采购）组成。
我们的任务是要对该电路的各项参数进行监测，我们不是要用某些专门仪表来检测，而是要针对该电路的一些参数设计出能够监测该电路参数的电子装置。
本节首先介绍信号变换电路的设计，接着介绍要监测的相关交流电路参数的分析，最后介绍该部分电路在电子、单片机综合试验台上的连接方法。
一、信号变换电路的设计
1．1 电压信号的电路变换
首先要测量供电电压，供电电压最大可达到30V或以上（因220V电源有波动），后接的的测量电子装置器件（如A/D转换器）不能直接接于该30V（而现场直接供电的交流电压往往要达到220V或380V）上，其一是容易损坏测量器件，其二是测量器件一般不能直接测量交流电量。要解决这两个问题，需进行必要的电路转换。转换方案是将高压变换为低压，并进行整流滤波为直流电压。
高压转换为低毕业论文http://www.youerw.com压一般用电压互感器，有成品220V:5V或380V:5V的，这里已经是15V或30V的，算低电压，可采用电阻分压的方案，如用100KΩ:20KΩ的，实现5:1降压，使输出电压变换为5V。
变换成直流电压的方法不能采用直接的二极管整流和电容滤波，因为二极管有自身电压降，使得转换结果很不精确。而必须采用精密本文来自优文论文网原文请找QQ752018766整流电感电容混合滤波成直流电压，这样才能达到精确的测量结果。按照上述要求设计出如下的电压转换电路结构框图，见图S1-2所示。
精密整流电路在自动测量领域获得广泛的应用，其结构类型繁多，图S1-3是一个典型的精密整流电路图，图S1-4给出其输入和输出的波形图。
对该精密整流电路的分析分为正弦信号的正半周和负半周两步来分析。
当ui为正半周时，其第一个运算放大器的输出端uo1为负电压，D2截止，D1导通，其R2作为反馈电阻，由于R1、R2阻值相同，故第一个运算放大器处于-1倍的反向运算状态。R2的右侧作为第二级的输入电压，也为负值，送第二个运算放大器反向放大，后输出uo为正值，由于R4、R6阻值相同，也处于-1倍的反向运算状态，两次-1倍的放大结果为+1，因此，总的放大倍数为1，且是+1。所以输出电压跟随输入电压而变化。
当ui为负半周时，其第一个运算放大器的输出端uo1为正电压，D1截止，D2导通，其R3作为反馈电阻，第一个运算放大器仍处于反向运算状态，R3的右侧作为第二级的输入电压，也为正值，送第二个运算放大器进行同向放大，后输出uo为正值，这里，ui为负半周的电路是否处于-1倍的状态呢？不象正半周等效电路那么简单，需要分析一下：
根据运算放大器在负反馈状态下处于虚短和虚断的状态特点，由电路图及D2截止、D1导通的条件，可建立以下两个联立方程：
( uo - uo1 ) / R6 = uo1 / ( R2 + R4 )……………(1)
uo1 / R3 + uo1 / ( R2 + R4 ) = -ui/ R1………………(2)
简化(1)式，并将所有Rn用1代替，得：
2uo - 3uo1 = 0………………………………………………(3)
简化(2)式，并将所有Rn用1代替，得：
3uo1 + 2ui = 0………………………………………………(4)
将(3)、(4)式相加，得：
2uo + 2ui = 0
即：
uo = - ui
或:
uo / ui = -1…………………………………………………(5)
从(5)式中可以看出，ui为负半周时处于-1倍的反向放大状态，输出电压跟随输入电压而反向变化。正好和正半周时完成互补的输出波形，实现全波精密整流。
综合正向和反向放大器的工作状态，其输出波形为脉动的直流电，还不适合进行A/D转换，必须经过滤波后产生平滑直流电，这里采用LC滤波器，其平滑效果较好。见图S1-5所示。
1．2 电流信号的电路变换
一般的供电现场电流往往较大，可达到百安数量级，检测方案往往是采用在供电回路中串联一个电流互感器，如100A:5A或20A:5A的。而这里的电流较小，所以我们直接用1A:1A的电流互感器，注意，电流互感器次级不能开路，否则易1389