數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計任務書

1、 電子線路仿真課程設計報告DESIGN REPORT ON SIMULATION OFELECTRONIC CIRCUIT題 目 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 學科部、系： 信息學科部 專業(yè)班級： 071電子信息工程 學 號： 學生姓名： 指導教師： 起訖日期： 2009-12-24 第一部分 設計任務1.1 設計題目及要求 設計一個有一定輸出電壓調(diào)節(jié)范圍和功能的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。假定+5V和+15V電源給定。設計要求：（1）輸出直流電壓調(diào)節(jié)范圍515V，紋波小于10 mV；（2）輸出電流為500mA；（3）穩(wěn)壓系數(shù)小于0.2；（4）由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓的步進增減，步進值為1V，輸出電壓值

2、用LED數(shù)碼管顯示。第二部分 設計方案 2.1 總體設計方案說明根據(jù)設計任務要求,數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的工作原理框圖如圖1所示。主要包括三大部分:數(shù)字控制部分,D/A變換器及可調(diào)穩(wěn)壓電源。數(shù)字控制部分用+，-按鍵控制一可逆二進制計數(shù)器,二進制計數(shù)器的輸出輸入到D/A變換器，經(jīng)D/A變換器轉(zhuǎn)化為相應的電壓。此電壓經(jīng)過相應的放大后去控制電源的輸出，使穩(wěn)壓器輸出的電壓為1V的步進增加。2.2 模塊結(jié)構(gòu)與方框圖 Ui Uo 電壓加減控制按鍵 可逆計數(shù)器穩(wěn)壓調(diào)節(jié)電路反饋控制數(shù)顯電路D/A轉(zhuǎn)換電路 第三部分 單元電路設計與參數(shù)計算 3.1 可逆計數(shù)器模塊3.1.1 模塊電路及參數(shù)計算 3.1.2 工作原理和功

3、能說明 因為要求是輸出5-15V的電壓，只十一個電壓值，而計數(shù)器74193是一個16進制的可逆計數(shù)器。我們只要用從0計數(shù)到10的幾個狀態(tài)，這可以通過反饋的方法實現(xiàn)。當74193輸出0時，最后輸出為5V。不能再減小了。所以通過一個四輸入的或門輸入到與非門U10使減“-”失效，計數(shù)器不能減計數(shù)，只能加。當加到6時或門反饋的數(shù)為1，通過U10后計數(shù)器就可以減計數(shù)了。同理，當輸出15V時，74193輸出為10,電壓不能再加了。通過反饋輸出一個0使加計數(shù)失效，電壓停在15V。此時電壓只能減，只有按“-”的按鍵減小電壓。3.2 D/A轉(zhuǎn)換模塊3.2.1 模塊電路及參數(shù)計算3.2.2 工作原理和功能說明這一

4、模塊是最主要的一個模塊，左下方從左到右依次接74193輸出端的Q1Q2Q3Q4,輸入端依次接入的是00001010，這個電路的作用就是把這些數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。根據(jù)公式UO1=-Rf（UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3）其中R16=2R15=4R19=8R20,根據(jù)二進制轉(zhuǎn)十進制的計算公式可知，只要調(diào)節(jié)Rf到一定的值，就可已得到想要的模擬信號電壓的大小。其實這是一個簡單的求和電路，在模電書上可以找到。加后面一個放大器原因是數(shù)字信號經(jīng)過第一個放大器后會反向，而我們要的是正向點壓。3.3 穩(wěn)壓調(diào)節(jié)模塊3.3.1 模塊電路及參數(shù)計算3.3.2 工作原理

5、和功能說明首先使用的整流電路結(jié)構(gòu)為橋式電路，濾波選用電容濾波。然后經(jīng)過穩(wěn)壓模塊=R4/(R4+R3)UN =U0-5R2/(R1+R2)得到=UNR4/(R4+R3)+R2/(R1+R2)5 令R1=R3=0,R2=R4=1000歐 可以得到U0=UN+5。因此R3的左端輸入電壓為010電壓即可。之所以用7805穩(wěn)壓模塊是因為使其輸出電流，穩(wěn)壓系數(shù)，輸出電阻，紋波都能夠滿足設計要求。3.4 數(shù)顯模塊3.4.2 工作原理和功能說明此部分用了兩個10進制可逆計數(shù)器，用來顯示從5-15V的電壓變化，當接電后低位計數(shù)器先置數(shù)5,然后開關(guān)J3接到高電平，進入計數(shù)狀態(tài)，當計數(shù)到10時，進位信號CO為1,用

6、此信號來觸發(fā)高位計數(shù)器的加計數(shù)端，用借位信號EO觸發(fā)減計數(shù)端。3.5 電源模塊電源部分為電路提供20V、15V、-15V、5V的電壓。使用的整流電路結(jié)構(gòu)為橋式電路，濾波選用電容濾波，再經(jīng)過穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓輸出。第四部分 整體電路 4.1 整體電路圖4.2 元件清單按鈕開關(guān)J1、J2 電阻若干 可調(diào)電阻與非門U3、U9、U10 或門U12可逆計數(shù)器U2 74LS193N、U7 74LS192N、U8 74LS192N運算放大器U1 LM324N數(shù)碼管U5 U8穩(wěn)壓器U4 LM7805CT LM7815CT LM7915CT變壓器 整流二極管 電容若干 第五部分 電路仿真結(jié)果5.1 電路仿真調(diào)試 5.

7、1.1 調(diào)試步驟及測量數(shù)據(jù) （1）輔助電源的安裝調(diào)制 在安裝元件之前，尤其要注意電容元件的極性，注意三端穩(wěn)壓器的各端子的功能及電路連接。檢查正確無誤后加入交流電源，測量各輸出端直流電壓值。 （2）加入5V電源，用萬用表測量計數(shù)器輸出端子，分別按動“+”“-” 鍵，觀察計數(shù)器的狀態(tài)變化。 （3）D/A變換器電路調(diào)試 將計數(shù)器的輸出端分別接到變換器，當輸入為0000時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使輸出為0。當輸入為1010時，使輸出為10v。 （4）連接好電路，測試輸出電壓的值，直至滿足要求為止。5.1.2 故障分析及處理5.2 整體性能指標測量（附數(shù)據(jù)、波形等）第六部分 設計總結(jié)（心得體會）設計電路時應當

8、一部分一部分的做，只有把這一部分做好了才去做其它的電路，不能一次性全做完再去檢測，這樣的話，如果結(jié)果錯了，很難找出錯在哪里，只能又回頭把電路拆分開分析。設計電路時也要考慮器件，有的器件沒有就不能用，就需要用其它相似的器件來替代，電路設計時就會有很大的不同。在實際電路中，由于器件的性能不同，結(jié)果常常和想象的不同，理論上可行的方案，在現(xiàn)實中卻不行。一個好的設計不可能一次就完成，要不斷的調(diào)試，不斷的改進，才能做好。第七部分 參考文獻1 梁宗善. 電子技術(shù)基礎與課程設計.華東理工大學出版社. 1994.2 A.P.Goutzoulis and D.R.Pape, Design and Fabrication of Acousto-optic devi