模擬電路課程設計報告

1、模擬電路課程設計報告半導體直流穩(wěn)壓電源的設計和測試專業(yè)年級:學生姓名:學號：18目錄設計任務.3一設計目的與要求.3二.設計提示.3三.設計報告要求.5四.設計總結(jié).5方案的設計與論證 .5一.方案的總體分析 .5二.方案的確定.5三.參數(shù)的確定. 11原理圖.14元件清單.14電路的調(diào)試與檢測.15一 調(diào)試前的檢測 .15二.調(diào)試：通電觀察.15三技術(shù)指標的測量.16心得體會.17參考文獻18 1謝自美主編電子線路設計、實驗、測試第二版武漢：華中科技大學出版社，2000設計任務半導體直流穩(wěn)壓電源的設計與測試一設計目的與要求一設計目的與要求一) 設計目的1、學習直流穩(wěn)壓電源的設計方法；2、研究

2、直流穩(wěn)壓電源的設計方案；3、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測試方法；二)設計要求與技術(shù)指標1.技術(shù)指標：要求電源輸出電壓為士12V(或士9V /士5V), 輸入電壓為交流220V,最大輸出電流為lma=500mA紋波 電壓V)P-PW5mV穩(wěn)壓系數(shù)Sr（35）T/2R,T=1/50=0.02s,RV2/lomax=15/0.5=30Q,所以C11667uF,取C1=2200uF為了防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激 振蕩和抑制電路引入的高電頻，電路中接入C2=0.1uF,C3=470uF電容的作用是瞬時增減負載電流時不會引起輸出電壓有較大的波動。濾波原理：交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既

3、有直流成分又有交流成份。濾波電路利用儲能元件電容兩端的電壓（或通過電感中的電流）不能突變的特性，將電容與負載R并聯(lián)（或?qū)?電感與負載R-串聯(lián)），濾Ug叱叱UMUD1jjT圖 4.橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形（三）濾波電路的確定T +掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的a+J圖5.濾波電路/AAA1111i11111V V V/ /充電結(jié)束充電結(jié)束11 J j fAf11ti圖 6. RL未接入時，忽略整流電路內(nèi)阻，設tl時刻接通電源 U2及 Uo的波形RL接入時，電容通過R放電，在整流電路電壓小于電容電壓時，二極管截止，整流電路不為電容充電，U0

4、會逐漸下降，波形如下圖所示圖 7. RL接入（且 RC 較大）時 U2及 uo的波形電容濾波電路的特點：（a） uL與RC的 關(guān)系：R-C愈大C放電愈慢UL（平均值）愈大一般?。篟C（3-5）T/2 （T:電源電壓的周期）近似估算：uL=1.2U2圖 8.濾波波形（b）流過二極管瞬時電流很大整流管導電時間越短iD的峰值電流越大圖 9.輸出特性輸出波形隨負載電阻RL或C的變化而改變，uo和S也隨之改 變。如：RL愈小（iL越大）,uo下降多，S增大。結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負載電流較小且負載 變動不大的場合。（四）穩(wěn)壓電路的確定穩(wěn)壓電路的作月:52穩(wěn)壓器:W78系列（輸出正電壓）；

5、W79系列（輸出負電壓）輸出為固定正電壓時的接法如下圖所示。W78XX=Cj0 1“1珂珂W7800系列穩(wěn)壓器基本接線圖系列穩(wěn)壓器基本接線圖輸出為固定正負電壓時的接法如圖下圖所示CH-+lwF交流整流脈動濾波有波紋的穩(wěn)壓直流電壓0直流電壓=直流電壓0電壓圖10穩(wěn)壓電路的作月:52W78XX21CQW79XX1 卜正負自玉同時輸出電路Vi=Vop-p ViVo S=2.4V三.參數(shù)的確定（一）變壓器參數(shù)的計算輸出到副邊其中：P2是變壓器副邊的功率，P是變壓器原邊的功率。一般小型變 壓器的效率如表2所示：表2小型變壓器的效率副邊功率P210VA1030VA30 80VA80200VA效率0.60.

6、70.80.85因此，當算出了副邊功率P2后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率P。在 這個課程設計中取U=12V,I2=0.5A，變壓器副邊電壓P212U2=6W則R=10W為留有余地選擇12V/20W的變壓器。（二）濾波電容參數(shù)的計算濾波電容的容量可由下式估算：C= *VPp，式中VP-P穩(wěn)壓器輸入端紋波電壓的峰-峰值；T電容C放電時間，t=T=0.01S電源變壓器的效率電源變壓器是將220V, 50HZ交流電壓降壓后IC電容C放電電流于1.4 V2。,可取Ic=lomax，濾波電容C的耐壓值應大在本實驗中S二VoViViVo式中，Vo=5V、Vi=12V、/op-p=5mV所以濾波電容C=lct

7、Mp-p=lomaxtAVip-p=0.002083F,C的耐壓值應大于1.4 V2=14v。 由于之前模電實驗可知，我們在實際制作過程中采用2200尸的電容濾波效果就比較好了，所以此實驗中我們也選 擇2200 pF的電容。(三)穩(wěn)壓器的選擇78XX系列和79XX系列為固定式三端穩(wěn)壓器，可分別輸出正電壓 和負電壓。此實驗中，穩(wěn)壓器選擇LM7812、LM7805、LM7912、LM7905。a、穩(wěn)壓電源的性能指標的測試(1)、輸出電壓的測量接通220V的電源，用數(shù)字萬用表對所設計的電路實物進行測試， 得到正源輸出電壓為+10.50V，負電源輸出電壓為-10.48V。(2)、內(nèi)阻的測量在輸入交流為

8、220V,分別測得負載電流為0及最大值時的Vo,即用開短路法可測得電源內(nèi)阻。測得數(shù)據(jù)如下：lA+=0.22A，VO+=10.50VlA-=0.218A，VO-=10.48V根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得電源內(nèi)阻為：r+=VO+/IA+=10.50V/0.22A = 47.70Qr-=VO-/1A-=10.48V/0.218A =48.01Q(3)、穩(wěn)壓系數(shù)的測量穩(wěn)壓系數(shù)是指在負載電流丨0、環(huán)境溫度T不變的情況下，輸入 電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化，即穩(wěn)壓系數(shù)SV=(VV。)/(V/VI)IO=常數(shù)，T二常數(shù)S的測量電路如圖11所示圖11測試過程是：先調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓增加10%,即V=242V

9、,測量此時對應的輸出電壓VO；再調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入 電壓減少10%，即V = 198V,測量此時對應的輸出電壓 匕2,然后再 測出V=220V時對應的輸出電壓VO,則穩(wěn)壓系數(shù)SV=(VO/VO)/(V/Vi)=220/(242-198)(Vg NO根據(jù)上述測量方法，可對正負雙電源進行測試，測試數(shù)據(jù)如下：當V = 198V時，測得數(shù)據(jù)為：VO1+=10.12 V，V01-=10.09V當V=242V時，測得數(shù)據(jù)為：VO2+=10.14V，VO2-=10.11V當V=220V時，測得數(shù)據(jù)為：VO+=10.00V，VO-=9.98V由以上所測數(shù)據(jù)，可得穩(wěn)壓系數(shù)為：SV +=(VO+/VO+)/(V

10、/Vi)=220/(242-198)(V01+-V02+)/V+0.00167S-=(VO-/VO-)/(V/Vi) 220V自璃變壓器自璃變壓器被;期穩(wěn)壓電源椎線變阻器=220/(242-198)(V01-V02-)/V。-0.00168原理圖直流穩(wěn)壓電源原理圖+12/+5 直流穩(wěn)壓電源原理圖元件清單元件名稱元件型號與數(shù)目變壓器12V 交流變壓器一個整流橋一個L_L心片CW7812 CW791、CW7805CW7905 各一個電容2200uF 電解電容兩個、0.1uF 電容四個、470uF 電解電容兩個電阻1k 四個發(fā)光二極管四個插座12 個開關(guān)一個電路的調(diào)試與檢測一.調(diào)試前的檢測電子安裝完

11、畢，通常不宜急于通電，先要認真檢查一下。檢查內(nèi)容包 括：（一）連線是否正確1）檢測的方法通常有兩種方法： 這種方法的特點是， 根據(jù)電路圖連線， 按一定順序一一檢查安裝好的 線路，由此，可比效容易查出錯線和少線。2）按照實際線路來對照原理圖電路進行查線 這是一種以元件為中心進行查線的方法。 把每個元件引腳的連線一次 查清，檢查每個去處在電路圖上是否存在， 這種方法不但可以查出錯 線和少線，還容易查出多線。為了防止出錯，對于已查過的線通常應 在電路圖上做出標記，最好用指針式萬用表“歐姆1”檔，或用數(shù)字 萬用表的“二極管檔”的蜂鳴器來測量元器件引腳，這樣可以同時發(fā) 現(xiàn)接觸不良的地方。（二）器件的安裝

12、情況（1）檢查元器件引腳之間有無短路；連接處有無接觸不良；二極 管的極性和集成元件的引腳是否連接有誤。（2）電源供電，信號源連接是否正確。（3）電源端對地是否有短路的現(xiàn)象。注：在通電前， 斷開一根電源線，用萬用表檢查電源端對地是否存在 短路。若電路經(jīng)過上述檢查，并確認無誤后，就可以轉(zhuǎn)入調(diào)試。二.調(diào)試：通電觀察把經(jīng)過準確測量的電源接入電路。 觀察有無異常現(xiàn)象， 包括有無 冒煙，是否有異味， 手摸器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。 如果出現(xiàn)異常，應立即斷電源，待排除故障后才能再通電。然后測量各路總電源電壓和各器件的引腳的電源電壓，以保證元器件正常工作（一）靜態(tài)調(diào)試當連好電路板的線路時，先不要急著

13、通電，而應該從以下幾個方 面進行檢測：1）對照原理圖，用萬用表一一檢查線路的各個接口是否接通，是 否有短路、斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時改好電路連 線。2）對照原理圖，檢查各元件是否接正確。（二）動態(tài)調(diào)試接通220V的電源，用數(shù)字萬用表對所設計的電路實物進行測試，得到正電源輸出電壓為+11.81V和+5.02，負電源輸出電壓為-11.91V和-4.96V。三.技術(shù)指標的測量（一）測量穩(wěn)壓系數(shù)先調(diào)節(jié)自藕變壓器使輸入的電壓增加10%測量此時對應的輸出電壓Vol;再調(diào)節(jié)自藕變壓器使輸入減少10%測量此時對應的輸出 電壓Vo2,然后測量出Vi=220V時對應的輸出電壓Vo,則穩(wěn)壓系數(shù)為:VO/V

14、O220VolVO2Y -=- - Vi /Vi242 198 Vo（二）輸出電阻的測量保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓6 22CV，在不接負載R.時測出開路電 壓U01，此時電流最小1。1=0;然后接上負載FL=30,測此時輸出電流IO2最大，測出出輸出電壓U2和輸出電流I02，則輸出電阻為：U01U02U01U02RoIo1Io2I02（三）紋波電壓的測試波器觀察U的峰峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AQ,測量厶U0p-p的值（約幾mV心得體會這次課程設計我學到了很多，主要有以下幾個方面的收獲：1)更加深刻的掌握了理論知識。在做直流穩(wěn)壓電源之前，盡 管我對直流穩(wěn)壓電源的原理非常熟悉， 但還是在

15、設計的時候遇到了各種各樣的困難， 使我 不得不通過閱讀其他的書籍來補充自己的理解。 通過對不同的方案的 比較以及不斷的仿真， 我們最終確定了用固定式三端穩(wěn)壓管來完成了 這次課程設計。 在這個過程中， 我深刻地體會到只有對原理的每個環(huán) 節(jié)都了如指掌，才能做到萬無不失。2)對Protel軟件有了更加全面的了解。Protel軟件的功能 非常強大，在做課程設計之前，我只知道如何用它來畫電路的原理圖。 因為這次課程設計要做實物，所以通過從圖書館借書和網(wǎng)上下載視頻， 我學會了如何用Protel來繪制原理圖、如何創(chuàng)建自己的元件庫、如 何給元件封裝以及如何繪制PCB印制板電路圖等。這為我以后做其他 的電子設計打下了基礎。3)學會了如何用萬用表來檢查電路的錯誤。由于各種各樣的 原因，比如說原理圖不完善，在繪制PCB圖出現(xiàn)錯誤，元器件安裝錯 誤，焊接時出現(xiàn)虛焊等，我們做出來的實物總是存在這樣或那樣的毛 病。通過萬用表，能使我們能快速的找出原因，并做出改正。4)提高了自學以及查找資料的能力。這次課程設計的內(nèi)容雖 然大多數(shù)是我們已經(jīng)學過的內(nèi)容， 但是還有一部分內(nèi)容是我們沒有學 過的，或者說我們自己可以找資料查資料通過自學來設計一種更加好 的方案。所以通過這次課程設計， 確實提高了我們查找資料自學的能 力。認識到團隊合作的重要性。 在這次課程設計當中， 我遇到了各種各樣 的困難，比如說原理圖仿真