相控整流晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路

1、電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì) 相控整流晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路 姓名：魏遠(yuǎn)樂 學(xué)號(hào)：08292046 班級(jí)：電氣0810班 指導(dǎo)老師：關(guān)宇老師相控整流晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路 08292046 魏遠(yuǎn)樂 電氣0810班設(shè)計(jì)要求：l 對(duì)應(yīng)05V的直流給定值，使輸出脈沖在網(wǎng)壓的接近180°0°之間可調(diào)l 采用交直移相電路l 脈沖寬度為1.5ms設(shè)計(jì)思路： 首先利用RC移相電路，將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成余弦信號(hào)。由于給定的直流電壓是05V，所以需要將余弦波形加上一個(gè)直流電壓，使輸出脈沖在接近180°0°之間可調(diào)。再利用555的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)特性，將輸出脈沖的時(shí)間寬度調(diào)為1.5ms。各部分

2、設(shè)計(jì)方案和工作原理1、RC移相電路：把正弦轉(zhuǎn)換成余弦，即需把正弦超前90度，輸出就是余弦波形，故需要超前移相電路，如下圖：分析：如圖1，電阻和電容串聯(lián)，由于電容兩端電壓的相位落后于電流的相位為/2，而電阻兩端電壓和流過電阻的電流同相，可以算出輸出電壓Uo與輸入電壓Ui間的相位差。=arctanUcUR=acrtanIXCIR=arctanXCR=arctan1WCR當(dāng)選擇合適的W、R、C時(shí)，使得 -90°。2、LM339N比較器芯片介紹：工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 236V，雙電源：±1±18V；消耗電流小， Icc=1.3mA；輸入失調(diào)

3、電壓小， VIO=±2mV；共模輸入電壓范圍寬， Vic=0Vcc-1.5V；輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或”門；采用雙列直插14 腳塑料封裝（DIP14）和微形的雙列14 腳塑料封裝（SOP14）比較器的重要應(yīng)用圖分析結(jié)論：當(dāng)V+>V-時(shí)，V0=0，當(dāng)V+<V-時(shí)，V0=VCC.3、555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脈沖觸發(fā)式單穩(wěn)態(tài)電路如圖所示。電路中把輸大端TH和放電端DIS同時(shí)接在定時(shí)電容C上，這樣做的目的是使電容C具有自動(dòng)快速放電的功能。另外用觸發(fā)輸入端而作為脈沖輸入啟動(dòng)端，平時(shí)要求接寄電平，輸入負(fù)脈沖時(shí)才能使電路觸發(fā)啟動(dòng)。電源接通后

4、，因?yàn)閁i平時(shí)為高電平，它的輸入端TR(S)為局電平，即S=1。它的輸出端被置為0，即Uo=0。此時(shí)，內(nèi)部電路的放電開關(guān)接通，DIS端接地，定時(shí)電容C上的電壓為零，TH(R)輸大端也為零，即R=O。因此它的輸出一直保持低電平，即Uo=0。這就是單穩(wěn)電路的穩(wěn)態(tài)。 單穩(wěn)態(tài)電路波形圖脈沖觸發(fā)式單穩(wěn)態(tài)電路 當(dāng)在觸發(fā)輸大端TR輸大一個(gè)負(fù)脈沖時(shí)，而且脈沖的幅度低于1/3VCC時(shí)，則S=O，使電路的輸出端發(fā)生翻轉(zhuǎn)，Uo由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，即Uo=1。與此同時(shí)，電路內(nèi)部的放電開關(guān)被打開，電源通過RT向CT充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過一段時(shí)間tw之后，C上的充電電壓上升到大于2/3Vcc。時(shí)，它的TH輸大端達(dá)到高電

5、平，即R=1，于是電路又重新翻轉(zhuǎn)回原來的穩(wěn)態(tài)，即Uo=0。 這時(shí)內(nèi)部放電開關(guān)重新接通，C上的電荷快速放電到零，為下次觸發(fā)翻轉(zhuǎn)做好準(zhǔn)備。tw為暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，可由下式求出:tw=1.1RCMultisim仿真部分參數(shù)選擇：移相電路中，為了得到u=2.5coswt，取R=9K,C=0.1uF. f=50HZ. =arctan12*50*10-7*9*103,-90°.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路中，為了使tw=1.5ms，R=1.4K，C=1uF.1、 整個(gè)電路的仿真仿真結(jié)果移相電路+脈沖調(diào)制仿真結(jié)果555產(chǎn)生單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)仿真結(jié)果：實(shí)驗(yàn)室電路連接實(shí)際電路連接 實(shí)際的示波器波形：實(shí)際電路參數(shù)：移相電路： C1

6、=0.1uF, R1=10K.LM339比較電路： R2=2K555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路： R3=26K, R5=2k, C4=0.1uF, C2=0.1uF, C3=0.01uF 心得體會(huì)：通過此次的電傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)地掌握數(shù)電、模電方面的知識(shí)，同時(shí)，我想，也正因?yàn)樵诖嗽O(shè)計(jì)過程中遇到的不少問題，才使得我在實(shí)踐中不斷地提高。電路設(shè)計(jì)過程：由于原先剛看到課題，以為是利用電力牽引中學(xué)到的那些理論來構(gòu)建電路，所以，就盲目地開始分析和設(shè)計(jì)電路，甚至已經(jīng)開始了仿真階段。到后來領(lǐng)元器件時(shí)，得到了老師的指導(dǎo)后，才發(fā)現(xiàn)，原來用一種最簡單的電路，也就是利用模電數(shù)電知識(shí)就可以產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所要求的1.5ms脈沖。（

7、老師降低了實(shí)驗(yàn)要求，不要求產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的6G機(jī)車的脈沖信號(hào)，只要是1.5ms的脈沖即可）。所以開始了重新的搜集資料和自己設(shè)計(jì)電路圖，進(jìn)而進(jìn)入仿真階段。仿真過程：（1） 在仿真過程中，最大的困難的莫過于元器件和參數(shù)的選擇。但只要了解了電路的原理和實(shí)驗(yàn)的要求后，即可通過每段電路的參數(shù)和公式推導(dǎo)，從而確定元器件的參數(shù)選擇，首先能夠在仿真階段順利地產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所要求的1.5ms脈沖，證明了設(shè)計(jì)電路在理論上的可行性，為實(shí)際的電路連接確定了理論基礎(chǔ)。我看到有的同學(xué)，根本沒經(jīng)過仿真就進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，我真搞不懂，他們憑什么認(rèn)為他們可以成功呢，還是說，他們知道會(huì)有人仿真，會(huì)有人都電路圖，會(huì)有人做出結(jié)果，所以他們可以很放心地

8、走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，等待“第一個(gè)結(jié)果”的誕生。（2） 仿真過程，我碰到的問題是移相電路中電阻和電容參數(shù)的確定，為了得到一個(gè)比較理想的余弦波，不僅要波形是余弦，另外幅值還得剛好滿足實(shí)驗(yàn)的要求。另外一個(gè)就是555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，剛開始我忘記了555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)的輸入時(shí)下降沿觸發(fā)，所以導(dǎo)致輸出的脈沖的相位與我想象中的不一樣，后來我將LM339比較器的兩端輸入調(diào)換之后，終于可以得到想要的不同相位脈沖，而且仿真結(jié)果很是理想，相當(dāng)完美！實(shí)驗(yàn)室電路連接（1） 問題1、首先，我按我仿真的原件參數(shù)進(jìn)行電路連接，就發(fā)現(xiàn)，仿真的電路在實(shí)際電路連接過程中，根本不能產(chǎn)生想象中的波形，甚至與第一步移相都不能得到理想的余弦波形，后面

9、的比較器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)也都遇到了相同的問題，實(shí)際連接和仿真電路根本就就不一致，無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求，需要不斷的改變電阻電容，直到產(chǎn)生想象中的波形為止。（2） 問題2、客觀的硬件條件也給我們的實(shí)際電路連接造成很大的困難。很多的原件標(biāo)識(shí)參數(shù)和實(shí)際不符，很多的原件已經(jīng)被損壞，這些還可以通過檢查發(fā)現(xiàn)問題，但最悲哀的是，當(dāng)你的面包板出現(xiàn)問題時(shí)，你只能選擇很無奈。而我就是這么不幸，同樣的電路連接，但是在不同的地方，就會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。（3） 問題3，示波器的使用。仿佛每次實(shí)驗(yàn)或是課設(shè)，我們電氣人都離不開一個(gè)工具，那就是示波器，仿佛每一次報(bào)告，我都會(huì)說，“通過這次*，讓我更加熟悉對(duì)示波器的使用”。沒辦法，真的是

10、如此，我現(xiàn)在覺得能熟悉地使用示波器的人，佩服啊！這次實(shí)驗(yàn)中要求產(chǎn)生的是1.5ms的脈沖，所以要求能把輸出波形給定住，才測(cè)出是1.5ms的時(shí)間間距，每一次調(diào)節(jié)，都費(fèi)很大的勁才能成功。實(shí)屬不易呀！最后，來說說個(gè)人心里的體會(huì)。如果單論這次課設(shè)的實(shí)驗(yàn)電路，我想對(duì)一個(gè)大三的學(xué)生來說，這可能是最簡單的一個(gè)電路了。簡單的就三個(gè)部分，移相、比較器、單穩(wěn)，僅此而已。以至于仿真之后，在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，我對(duì)自己相當(dāng)?shù)男赜谐芍?，甚至我都已?jīng)把實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫完了，準(zhǔn)備一天之內(nèi)，把電路連接完后直接下午就把實(shí)驗(yàn)報(bào)告交了。誰能想到呢？第一次好不容易調(diào)出來波形時(shí)，居然不是方波，原理方法都對(duì)了，可以移相，調(diào)相位，可就是波形不像，不是

11、方波。我原來還以為是實(shí)驗(yàn)器件決定了我只能做到這一步，所以我就著急要求老師把我的實(shí)驗(yàn)給驗(yàn)收了。知道后來，當(dāng)知道有同學(xué)用我的仿真電路圖，不同的參數(shù)，產(chǎn)生了標(biāo)準(zhǔn)波形之后，我才意識(shí)到不是不可以，是我太沒耐心了，心里太在意結(jié)果想第一個(gè)做出來，太著急了沒有多試幾個(gè)不一樣的參數(shù)。于是我又重新向老師拿回了電路板。那天晚上，我就到409，重新?lián)Q了參數(shù)，連好了電路，檢測(cè)輸出波形，事實(shí)證明，我的電路真的可以產(chǎn)生很標(biāo)準(zhǔn)的脈沖波形，我真的太著急了。我還是太著急了當(dāng)我第二次再給老師看我的實(shí)驗(yàn)想象時(shí) ，發(fā)現(xiàn)觸發(fā)角（也就是脈沖相位）調(diào)節(jié)范圍太小了。一心只想能輸出方波就是成功，卻忘記了實(shí)驗(yàn)的另外要求。像老師說的，給你第二次機(jī)會(huì)，不是要你補(bǔ)充之前的不足，將兩個(gè)相加之后才能一個(gè)作品。第二次就得要一個(gè)完美的實(shí)驗(yàn)作品，這才是第二次實(shí)驗(yàn)的意義。這次課設(shè)可能是大學(xué)中最難忘的一次（至少到目前為止）。我承認(rèn)，我太在意這次課設(shè)的成績，一心想著能保研，分?jǐn)?shù)對(duì)我很重要，所以一心想要在老師面前表現(xiàn)自己。