數(shù)控穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、1基于基于PROTEUS層次化設(shè)計(jì)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源層次化設(shè)計(jì)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電壓設(shè)置按鍵電壓設(shè)置按鍵計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路概概 述述： 所謂所謂數(shù)控電源數(shù)控電源，就是，就是電源電源的的輸出電壓受輸入輸出電壓受輸入的控制的控制。如如8位的數(shù)字量，當(dāng)全零時(shí)輸出為位的數(shù)字量，當(dāng)全零時(shí)輸出為0V，當(dāng)，當(dāng)全全1時(shí)輸出為時(shí)輸出為25.5V，數(shù)字量每增加，數(shù)字量每增加1，輸出增加，輸出增加0.1V，只，只要輸入的數(shù)字量改變了，就可以得到對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定的輸出電要輸入的數(shù)字量改變了，就可以得到對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定的輸出電壓。壓。 從串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源的仿真中可見(jiàn)從串聯(lián)直流

2、穩(wěn)壓電源的仿真中可見(jiàn):當(dāng)改變穩(wěn)壓輸入值當(dāng)改變穩(wěn)壓輸入值時(shí)輸出隨之改變，所以可以通過(guò)穩(wěn)壓值的微小變化（如遞時(shí)輸出隨之改變，所以可以通過(guò)穩(wěn)壓值的微小變化（如遞增增0.1V）達(dá)到控制輸出電壓的步進(jìn)變化。輸入數(shù)字量怎么）達(dá)到控制輸出電壓的步進(jìn)變化。輸入數(shù)字量怎么得到穩(wěn)壓的模擬值？這里就要用到得到穩(wěn)壓的模擬值？這里就要用到D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 原理分析原理分析： 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)常用數(shù)控電源的分類(lèi)1、由集成和分立元件組成的。2、數(shù)控開(kāi)關(guān)電源。整體設(shè)計(jì)思路整體設(shè)計(jì)思路： 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置按鍵電壓設(shè)置

3、按鍵計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路整體設(shè)計(jì)思路整體設(shè)計(jì)思路： 顯示顯示實(shí)際上，總共包括穩(wěn)壓電路、電壓實(shí)際上，總共包括穩(wěn)壓電路、電壓設(shè)置電路（含按鍵、單步和連續(xù)脈設(shè)置電路（含按鍵、單步和連續(xù)脈沖產(chǎn)生單元等）沖產(chǎn)生單元等） 、計(jì)數(shù)電路、計(jì)數(shù)電路、D/AD/A轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字顯示等共轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字顯示等共5 5個(gè)環(huán)節(jié)個(gè)環(huán)節(jié) （一）穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)（一）穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)思路： 可以選用可以選用或者或者1、分立式串聯(lián)穩(wěn)壓電路、分立式串聯(lián)穩(wěn)壓電路在項(xiàng)目一中已經(jīng)介紹過(guò)，在項(xiàng)目一中已經(jīng)介紹過(guò)，這里不再贅述。這里不再贅述。2、集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、集成串聯(lián)型穩(wěn)壓

4、電路 （一）穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)（一）穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)LM317LM317 （一）穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)（一）穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)2、集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路LM317proteusproteus仿真演示仿真演示： 4（5.25）、-1.25（0）、8.75（10）單步設(shè)置的單脈沖單脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路：1、按鍵及消抖 （二）（二）電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路： 數(shù)控穩(wěn)壓電源要求輸出電壓值的設(shè)置，一般通過(guò)設(shè)置按鍵與輸出電壓顯示結(jié)合進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置電路一般由按鍵、脈沖產(chǎn)生電路和計(jì)數(shù)電路按鍵、脈沖產(chǎn)生電路和計(jì)數(shù)電路組成。2、常用的消抖電路、常用的消抖電路 （1）、RS觸發(fā)器消抖 G

5、C R1 +V R2 （二）（二）電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)（2）、RC積分消抖電路 VT+ VT- t t uO uC （2）、單穩(wěn)態(tài)消抖電路 R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1D555R3D100kC3D470nR2100?ABCDC11u （二）（二）電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)2、常用的消抖電路、常用的消抖電路 （3）、單穩(wěn)態(tài)消抖 555555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路C1100nFR51000k8R41000kVcC20.47uR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555VoutVc555多諧振蕩多諧振蕩（頻率由總步長(zhǎng)與在總步長(zhǎng)

6、內(nèi) 預(yù)定完成時(shí)間決定） （二）（二）電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)用或門(mén)用或門(mén)(or)就可以實(shí)現(xiàn)兩者的并存。就可以實(shí)現(xiàn)兩者的并存。 當(dāng)按下并釋放單脈沖按鈕一次當(dāng)按下并釋放單脈沖按鈕一次時(shí)產(chǎn)生一個(gè)單脈沖。時(shí)產(chǎn)生一個(gè)單脈沖。 當(dāng)不按多諧振蕩按鈕時(shí)，無(wú)振當(dāng)不按多諧振蕩按鈕時(shí)，無(wú)振蕩脈沖，按下時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的多諧蕩脈沖，按下時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的多諧振蕩脈沖。振蕩脈沖。 （二）（二）電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)proteusproteus仿真演示脈沖發(fā)生電路仿真演示脈沖發(fā)生電路如何具體來(lái)實(shí)現(xiàn)呢：如何具體來(lái)實(shí)現(xiàn)呢： 對(duì)于單穩(wěn)態(tài)電路，按鍵已經(jīng)有了，我們給對(duì)于單穩(wěn)態(tài)電路，按鍵已經(jīng)有了，我們給它它2#加一個(gè)觸

7、發(fā)脈沖，可以選擇加一個(gè)觸發(fā)脈沖，可以選擇 Pulse,幅值幅值為為5V；對(duì)于多諧振蕩電路，我們給它；對(duì)于多諧振蕩電路，我們給它5V電源電源串一個(gè)串一個(gè)10K 的電阻，加上按鍵，考慮到按鍵的電阻，加上按鍵，考慮到按鍵按下去有效，跟預(yù)期相反，所以還得增加一按下去有效，跟預(yù)期相反，所以還得增加一個(gè)反相器，引入個(gè)反相器，引入555的的4#，如圖左。再將兩，如圖左。再將兩個(gè)個(gè)555的的3#引腳引腳用或門(mén)連接，這樣就可以實(shí)用或門(mén)連接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)兩者的并存現(xiàn)兩者的并存。 因此我們就得到了因此我們就得到了當(dāng)按下并釋放單脈沖按當(dāng)按下并釋放單脈沖按鈕一次時(shí)產(chǎn)生一個(gè)單脈沖；當(dāng)不按多諧振蕩鈕一次時(shí)產(chǎn)生一個(gè)單脈沖；

8、當(dāng)不按多諧振蕩按鈕時(shí)，無(wú)振蕩脈沖，按下時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的多按鈕時(shí)，無(wú)振蕩脈沖，按下時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的多諧振蕩脈沖諧振蕩脈沖的效果。的效果。 （二）（二）電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì) （二）（二）電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)電壓設(shè)置電路的設(shè)計(jì)下面，我們用下面，我們用proteusproteus仿真軟件來(lái)演示一下脈沖發(fā)生電路仿真軟件來(lái)演示一下脈沖發(fā)生電路其他要注意的幾點(diǎn)：電阻、電容、集成電路標(biāo)號(hào)不能重復(fù)；電源將12V改成5V；圖紙格式設(shè)定在System-set sheet size-A3 或者自定義12，10等 前面我們分析了脈沖產(chǎn)生電路，它主要是提供單脈沖或連續(xù)脈沖作為計(jì)數(shù)電路的輸入計(jì)數(shù)脈沖。計(jì)數(shù)電路一般由8

9、位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。常用的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)芯片有74LS161、74LS191、74LS193、40193 等 。這些計(jì)數(shù)器有的只有加法計(jì)數(shù)（如74LS161、），有的有加和減可逆計(jì)數(shù)（74LS191、74LS193）；有的有置數(shù)端和復(fù)位端，有的只有復(fù)位端；有的有的置數(shù)和復(fù)位端是置數(shù)和復(fù)位端是異步異步的有的是的有的是同步同步的。所以要能看懂計(jì)數(shù)器的的。所以要能看懂計(jì)數(shù)器的資料，尤其是它的功能表。資料，尤其是它的功能表。 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)1.原理和常用技術(shù)芯片介紹原理和常用技術(shù)芯片介紹74LS160、74LS161 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)D03Q014D1

10、4Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS160引腳圖引腳圖 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS16074LS160、74LS161功能表功能表74LS160、74LS161功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換表功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)74LS160 74LS160 芯片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（直接清零）芯片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（直接清零）74LS16174LS161同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（直接清零）同步四位二進(jìn)制

11、計(jì)數(shù)器（直接清零）74LS16274LS162同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（同步清零）同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（同步清零）74LS16374LS163同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（同步清零）同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（同步清零）74LS190、74LS191引腳圖引腳圖D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37RCO13CLK14E4D/U5PL11TC12U274LS191 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)74LS191功能圖功能圖 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)74LS192、74LS193引腳圖引腳圖D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11M

12、R14U274LS193 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)74LS192、74LS193功能表功能表 （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)(1)同步同步 H0H1H2H3H0H1H2H3D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174LS160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS160U1(CLK)2 2、兩片芯片間的級(jí)聯(lián)、兩片芯片間的級(jí)聯(lián) （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)H0H1H2H3H0H1H2H3D03Q014D14

13、Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174LS161D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS161U1(CLK)U3NOT(2)異步異步 2 2、兩片芯片間的級(jí)聯(lián)、兩片芯片間的級(jí)聯(lián) （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)異步異步 （采用異步若芯片為同步置位則高位復(fù)位不起作用）（采用異步若芯片為同步置位則高位復(fù)位不起作用）若芯片為同步置位，則反饋量為最后變量（應(yīng)為若芯片為同步置位，則反饋量為最后變量（應(yīng)為N進(jìn)制進(jìn)制減減1）的高、低位的與非值。如設(shè)計(jì)）的高、低位的

14、與非值。如設(shè)計(jì)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從023,若采用若采用74LS160則十位反饋則十位反饋2（即（即Q1），個(gè)位），個(gè)位反饋反饋3（即（即Q0、Q1）連到三輸入與非門(mén)的）連到三輸入與非門(mén)的3個(gè)輸入端。個(gè)輸入端。 若芯片為異步置位，則反饋量為最后變量（即為若芯片為異步置位，則反饋量為最后變量（即為N進(jìn)進(jìn)制的值）的高、低位的與非值。如設(shè)計(jì)制的值）的高、低位的與非值。如設(shè)計(jì)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從從024，若采用，若采用74LS160則十位反饋則十位反饋2（即（即Q1），），個(gè)位反饋個(gè)位反饋4（即（即Q2）連到二輸入與非門(mén)的）連到二輸入與非門(mén)的2個(gè)輸入端。個(gè)輸入端。 （三）（三）計(jì)數(shù)

15、電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)3 3、置位的實(shí)現(xiàn)、置位的實(shí)現(xiàn) （三）（三）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)3 3、置位的實(shí)現(xiàn)、置位的實(shí)現(xiàn)H0H2H3H0H1H2H3H1D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174LS160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS160U1(CLK)U3NAND_3例如：例如： VREF8GND3VCC20CS1WR12DI34DI25DI16DI07RFB9GND10IOUT111IOUT212DI713DI614DI515DI416XFER17WR218ILE(BY1/BY2)19U1DAC0832逐次逼近法常用芯片：逐次逼近法常用芯片：DAC0832等。等。雙積分法常用芯片：雙積分法常用芯片：ICL7135四位半雙積分芯片四位半雙積分芯片 （四）（四） D/AD/A轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) （四）（四） D/AD/A轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)iREFiFREFDVDRRVVout256218 （