2018年河北省电子设计竞赛（A类题）
一，任务要求：前端
以下图所示，由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，经过导线链接10Ω电阻负载，造成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置，检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。测试
二，具体功能要求：spa
（1），设计一功率放大电路，当输入正弦信号频率范围为50Hz~1kHz时, 要求流过10Ω负载电阻的电流峰峰值不小于1A，要求电流信号无失真。设计
（2），用漆包线绕制线圈制做电流传感器以获取电流信号；设计电流信号检测分析电路，测量并显示电流信号的峰峰值及频率。3d
（3），被测正弦电流峰峰值范围为10mA~1A，电流测量精度优于5%，频率测量精度优于1%。blog
（4），任意波信号发生器输出非正弦信号时，基波频率范围为50Hz~200Hz，测量电流信号基波频率，频率测量精度优于1%；测量基本及各次谐 波份量的幅度（振幅值），电流谐波测量频率不超过1kHz，测量精度优于5%。class
（5），创新功能。原理
三，项目思路im
分析今年电赛A类题的官方具体要求，可知，欲实现功率放大、电流信号检测功能，则须要设计四部分电路组合实现这些功能；d3
1.前端功率放大电路；
2.电路信号检测线圈；
3.线圈输出信号整流处理电路；
4. 220V稳点电源供电电路。
四，具体实现
1， 前端功率放大部分
题目要求：当输入正弦信号频率范围为50Hz~1kHz时, 要求流过10Ω负载电阻的电流峰峰值不小于1A，要求电流信号无失真。
从题目中能够读出两个鲜明的特色，一是输入信号为高频信号，且信号不能出现失真现象；二是流过负载电阻的电流峰峰值不小于1A。
实际上，咱们在具体操做的过程当中，把70%的时间都花费在高频信号上，欲实现频率范围如此款的输入信号，还要不保证不失真，那么，功放电路的芯片选型就很是的重要，若是选用的功放芯片精度达不到，会出现各类意想不到的结果。在此次比赛中，咱们最终选用的是OPA541芯片，负载电阻中，为达到题目要求，咱们选用的是（100W，10Ω）的电阻。功放设计电路以下图所示：
2， 电路信号检测线圈
此处根据电磁互感原理，咱们选用罗氏线圈进行电流信号检测，用漆包线绕制成一个有必定电感值的线圈，将通电导线从线圈中穿过，线圈两端便会输出感应信号，具体这个信号如何处理，则待下部分讲解，如今先介绍罗氏线圈：
罗氏线圈（ Rogowski Coil ），全称罗哥夫斯基线圈或罗柯夫斯基线圈，因为罗氏线圈不含铁芯，也称空心线圈，相比于其余方案,其具备线性度更好，标定容易；瞬态反应能力突出，可用于中高压保护;待测电流频率范围宽，从 0.1 Hz 到 1 MHz ，可用于测量谐波；待测电流量程大，可从 1 mA 到 1 MA 的优势。罗氏线圈结构简图以下所示：
3, 线圈输出信号整流处理电路；
关于信号处理部分，电路也是比较复杂的一种，在两天的时间里，咱们准备了三套处理方案，其中比较典型的一种以下：
电路流程：
具体电路：全波整流峰值保持电路
全波整理以后进行峰值保持对线圈输出信号进行处理是一种比较稳妥的方式，可是电路比较复杂，焊接过程当中极易出问题（咱们在焊接两次以后，用完了实验室的芯片），最终，咱们选择了相对简单的电路：积分电路、滤波电路。这也是比较出乎意外的一种方式，在通过多种试验以后无可奈何的选择。用积分电路对线圈的输出信号进行积分，信号通过积分器以后，输出信号再通过滤波电路滤除信号中的杂波，最终的输出信号经单片机的AD采集，进入单片机以后，进行处理。积分电路原理图以下：
4. 220V稳点电源供电电路。
供电电路中，须接220V大电进行测试，不准自备电源，因此，咱们选用两个220V--24V的稳压器对电源进行降压，降压以后24V电压接入前端功率放大电路芯片，进行供电，同时，选用降压模块,将±24V电压降至±5V、±12V，对单片机和积分电路进行供电，以使电路能正常工做.
五，电流信号检测装置总体成果图