直流穩(wěn)壓電源及RC橋式正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)

1、直流穩(wěn)壓電源及RC橋式正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)容及要求：內(nèi)容：選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源；要求：(1)輸出直流電壓：Uo=+12，-12V (2)最大輸出電流：Iomax=1A (3)紋波電壓（輸出電壓變化量）VOP-P5mV (4)計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)：Sr；測量變壓器輸出電壓，濾波電壓，輸出電壓，輸出電流, 紋波電壓，電源內(nèi)阻。RC橋式正弦波振蕩器的內(nèi)容及要求：內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個RC橋式正弦波振蕩器；要求：(1)輸出頻率：f=10kHZ (2)輸出電壓：Vo=5v；2、設(shè)計(jì)要求選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)

2、直流穩(wěn)壓電源。掌握直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。合理選擇集成穩(wěn)壓器；完成全電路理論設(shè)計(jì)、繪制電路圖；撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。二、基本原理與分析1、直流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下。各部分的作用： 電源變壓器：將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=，式中是變壓器的效率。整流電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。濾波電路：常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。三端集成穩(wěn)壓器：常用的集

3、成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。三端固定輸出集成穩(wěn)壓器，它有三個端子，輸入端，輸出端和公共端，其輸出電壓是固定的。它將穩(wěn)壓電路制成了集成穩(wěn)壓器件，具有體積小，外圍電路簡單，工作性能可靠，通用性強(qiáng)和使用方法簡單等優(yōu)點(diǎn)。本電路選用的是LM317K三端穩(wěn)壓器和LM337K三端穩(wěn)壓器，它們的輸出電壓分別為+12V和-12V電壓。一般輸入要比輸出電壓高3V5V，以保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)域，實(shí)現(xiàn)良好的穩(wěn)壓作用。但輸入電壓又不能太高，否則集成三端穩(wěn)壓器上壓降太大，發(fā)熱嚴(yán)重。2、RC橋式正弦波振蕩器的原理RC橋式振蕩器的設(shè)計(jì)圖1.RC橋式振蕩電路由RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和同相放大電路組成，圖中R

4、C選頻網(wǎng)絡(luò)形成正反饋電路，決定振蕩頻率，R5、R6、Rp3形成負(fù)反饋回路，決定起振的幅值條件 該電路的振蕩頻率= 式（1）起振幅值條件Au=1+Rf/R6 >=3,Rf=R5+Rp3 式（2）2.電路參數(shù)確定（1）確定R、C值根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的振蕩頻率，先確定RC之積，即 為了使選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性盡量不受集成運(yùn)算放大器的輸入電阻和輸出電阻的影響，應(yīng)使R滿足下列關(guān)系式：>>R>>一般約為幾百千歐以上，而僅為幾百歐以下，初步選定R之后，算出電容C的值，然后再算出R取值能否滿足振蕩頻率的要求（2）確定Rf R5=R6=14.7k C5=C6=1nF R6=1.8k通常取R

5、f=2.1R2三、設(shè)計(jì)過程1、方案設(shè)計(jì)總思路（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。（3）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給振蕩器。2、各環(huán)節(jié)原理圖變壓環(huán)節(jié) 整流環(huán)節(jié) 濾波、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)3、選擇器件選電源變壓器TS_POWER_10_TO_1 選橋式整流二極管均選為1B4B42的二極管。選

6、濾波電容選擇2.2mF和10uF的電容。選振蕩器器件選頻電阻選14.7k，選頻電容選1nF，反饋電阻選1.8k，集成管選LM324AJ4、總原理圖四、仿真測試1、RC振蕩（1）輸出正弦波（2）輸出電壓 5V （3）輸出頻率 10kHZ 2、直流穩(wěn)壓電源（1）輸入電壓220V 50Hz （2） 輸出電流 1A （3）紋波電壓（輸出電壓變化量）VOP-P= mv5mV（4）計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)：Sr；Sr=（Vo/Vo）/(Vi/Vi) Sr=( 0.006/12.084)/( 20/220)=0.0055測量變壓器輸出電壓 濾波電壓 電源內(nèi)阻:當(dāng)RL=6 時，Vo=12.086v，Io=1.934Ar=

7、Vo/Io= （12.091-12.086）/(1.007-1.934) = 5.93×10（-4）（5）整流濾波后的電壓 （6）直流穩(wěn)壓電源輸出波形 五心得體會經(jīng)過這幾天的努力，我完成了本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中收獲是很多的。因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)我們需要完成multsim電路仿真。首先先分開完成直流穩(wěn)壓電源和RC振蕩電路，再將兩個電路圖連接起來。然而在設(shè)計(jì)電路圖的時候我遇到了很多問題，比如：選什么變壓器、什么橋式電流源還有元件參數(shù)的計(jì)算等等。但是通過查找資料和與同學(xué)的討論以及對電路參數(shù)的不斷更改終于把問題解決了，順利完成了此次的課程設(shè)計(jì)，那一刻真是覺得這幾天的辛苦都是值得的。更重要的是讓我知道了無論做什么都要注意細(xì)節(jié)，有一些細(xì)節(jié)錯