2018年全国大学生电子设计大赛A题设计报告

资源为2018年全国大学生电子设计大赛山东赛区A题电流检测装置的设计报告，报告格式规范，含有详细的设计原理、方案比较和测试数据以及分析，另附带部分电路图和pcb板图，该作品荣获山东赛区省级一等奖，可供学习的参考价值大。 全国大学生电子设计大赛A题设计报告聚焦于电流信号检测装置的构建，主要涉及仪器仪表、功放和电子设计领域。该装置由四个关键模块组成：功率放大模块、小信号检测模块、分析处理模块和显示模块。 功率放大模块选择了LM1875芯片，这种AB类功放具有低信号失真和宽带特性，能满足10Ω电阻环路电流从0.01A到1.80A的峰峰值要求。相比于其他方案如LM4752（方案1）和AFE031（方案2），LM1875在性能和成本之间取得了良好的平衡，而且其外围电路相对简单，易于操作。 小信号检测模块利用罗氏互感线圈实现非接触式电流传感，线圈输出的微小电压通过VCA821可变增益放大器放大，然后送入分析处理模块。VCA821的选择是因为它能有效放大小信号，而不会引入过多失真。 分析处理模块的核心是STM32F407微控制器，通过其AD采样功能和FFT算法，能够分析电流信号的基波频率和谐波幅值。ADC采样后的信号先去除直流分量，然后进行4096点的DIT-FFT运算，以实现高精度的频率分辨率。选择DIT-FFT算法是考虑到STM32F407的内存限制，以牺牲少量时间复杂度换取空间效率。 显示模块采用ILI9806模块，展示电流的实时参数和频谱信息，提供直观的用户界面。 在设计过程中，还进行了线圈信号采集方案的比较。最终采用了一级电压放大电路加加法器电路的方案，将信号提升至0-3V，以便AD采样，并通过可编程变量增益放大器调整信号范围。 整个装置的性能测试表明，其放大波形失真度低，测量精度高，计算速度快，能够适应不同电流范围的测试需求，具有较高的实用性。 这份报告详细介绍了电流检测装置的设计思路、方案比较和实现过程，为电子设计领域的学习者提供了宝贵的参考资料。通过这种设计，参赛团队成功地开发出一款能在实际环境中有效工作的电流检测工具，获得了山东赛区省级一等奖的荣誉。