电子课程设计报告

电子课程设计报告题目：数控直流稳压电源设计系名专业年级姓名指导教师2012年10目录1课程设计报告 22设计任务和指标 23课程设计报告内容 23.1确定总体设计方案，画出总体方案图 23.2进行单元电路的设计，并说明工作原理 23.3确定元件型号，写明详细的原件参数，列出元件明细表 53.4画出系统总体电路图 93.5写明系统的调试步骤和方法 113.6最终的测试结果 113.7总结在调试过程中出现的问题，以及解决的方法 114总结 12参考书目 12课程设计目的通过本次实验设计使同学们能够熟练掌握并运用以前所学知识，能够复习利用所学电子技术进行正确分析并设计电路，通过不断实验改进增加实际操作能力。设计任务和指标设计一个可以通过数字量输入来控制输出电压大小的直流稳压电源。其具体指标如下：1．输出电压范围为0~9V，纹波电压小于100mV。2．输出电流为500mA。3．输出直流电压能步进调节，由“+”、“-”两键控制电压步进增和减，步进值为1V。4．输出电压由数码管显示。5．包括设计系统工作的辅助电源。3.课程设计报告3.1确定总体设计方案及总体方框图根据实验设计要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如下所示。分为三大部分：数字控制部分，D/A转换部分及可调稳压电源。数字控制部分分为“+”“—”按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A转换器，经D/A转换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。总体方框图3.2进行单元电路的设计，并说明工作原理1.数字控制电路数字控制电路的核心是一个可逆二进制计数器，可采用同步可预置双时钟可逆计数器74LS192来实现。由于在按键过程中会出现电压电流不稳定现象，即按键抖动现象，为了消除这种现象，避免输出的误动作，分别在“+”“—”按键和计数器之间加入一个74LS123单稳触发器，每按键一次时产生一个100ms左右的单脉冲，可控制计数器在0000~1001之间计数，从而控制输出电压变化。数字控制电路图2.D/A转换电路D/A转换电路是将数字量转换成模拟量。在此可采用权电阻网络D/A转换电路和电压可上下偏移的反相器构成。运算放大器可采用LM324集成四运算放大器来完成。D/A转换电路图该电路的输入信号接四位二进制计数器的输出端，设计数器输出高电平为UH≈+5V，输出低电平UL≈0V。则输出电压表达式为:Uo1=-Rf〔UH/8R·D0+UH/4R·D1+UH/2R·D2+UH/R·D3〕 =-RfUH/23R〔23D3+22D2+21D1+20D0〕设Uo2=-Uo1(UIN).当D3D2D1D0(Q3Q2Q1Q0)=1001时,要求UIN=10V，即：9=RfUH/23R×9当UH=5V时，Rf=1.6R.取R=10KΩ,Rf由10KΩ电阻和电阻10KΩ电位器串联组成。（有时由于元器件及实验误差等原因，调节10KΩ滑动变阻器调节不能满足（-U01）等于显示管显示数值，此时就需要更换电阻扩大U01电压范围，即增大Rf或减小R等）3.可调稳压电路可调稳压电路是由集成稳压电路LM7805和运算放大器构成。为了满足稳压电源最大输出电流500mA的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器CW7805，该稳压器的最大输出电流可达1.5A，稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在0~9V之间调节，可采用下图所示电路。可调稳压电路图设运算放大器为理想器件，所以UN≈UP。又因为：UP=（R2/R1+R2）U02，UN=U0-（R3/R3+R4）×5所以，输出电压满足关系式U0=U02·（R2·/R1+R2）+（R3/R3+R4）×5令R1=R4=0，R2=R3=1KΩ。则U0=U02+5。4.译码显示电路译码显示电路图5.输入直流电源产生电路（整流滤波电路）首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如下图所示。整流滤波电路图3.3确定元件型号，写明详细的元件参数，列出元件明细表1.元件74LS19274LS192的清除端是异步的。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPd、CPu）状态如何，即可完成清除功能。74LS192的预置是异步的。当置入控制端（TL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（QO~Q3）即可预置成与数据输入端（PO~P3）相一致的状态。74LS192的计数是同步的，靠CPd、CPu同时加在4个触发器上而实现。在CPd、CPu上升沿作用下QO~Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPd或CPu，此时另一个时钟应为高电平。当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPu低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPd低电平部分的低电平脉冲。当把了Cd和了Cu分别连接后一级的CPd、CPu，即可进行级联。逻辑图如图所示。74LS192逻辑图引出端符号见表所示。D错位输出端（低电平有效）U进位输出端（低电平有效）CPd减计数时钟输入端（上升沿有效）CPu加计数时钟输入端（上升沿有效）MR异步清除端P0～P3并行数据输入端异步并行置入控制端（低电平有效）74LS192引出端符号2.元件CW78057805系列为3端正稳压电路,TO-220封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。7805外形图及引脚图3.元件LM324LM324管脚图LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或16V.4和11管脚分别接+15V和-15V.4.元件SN74123SN74123引脚图（管脚图）：引出端符号：CEXT1、CEXT2外接电容端Q1、Q2正脉冲输出端/Q1、/Q2负脉冲输出端/CLR1、/CLR2直接清除端（低电平有效）A1、A2负触发输入端B1、B2正触发输入端5.元件清单相关芯片、元器件主要用途数量74LS192十进制可逆加减计数器1SN74123双可重触发单稳态触发器1LM324运算放大器1CW7805稳压输出11N4001构成电桥,实现交流变直流4100K电位器调节输出电压110K电位器调节输出电压1按键实现加减计数2降压变压器220v—20v降压1数码显示管显示电压值1电阻、电容降压、分压，滤波等等电阻：1k3个10K8个9.1K1个16K1个20k1个39k1个82k1个电容：0.1uf3个1mf1个3.4系统总体电路图3.5系统的调试步骤及方法1．辅助电源的安装调试在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路的连接。检查正确无误后，加入交流电源，测量各输出端直流电压值。2．单脉冲及计数器调试加入5V电源，用万用表测量计数器输出端子，分别按动“+”键和“-”键，观察计数器的状态变化。3．D/A变换器电路调试、将计数器的输出端Q3～Q0分别接到D/A转换器的数字输入端D3～D0，将电压表一端接LM324的1脚，按动开把数码管显示器上调到0—9，调节10k的滑动变阻器，使电压表显示0~-9v,同理，将电压表接到LM324的7脚，调节100k的滑动变阻器，使电压表显示-5v~4v，4．可调稳压电源部分调试将电路联接好，将电压表接到输出端，调节100k的滑动变阻器，使电压表显示0v~9v。5.将上述各部分电路调节器试好后，将整个系统连接起来进行通调。3.6最终的测试结果数码显示D/A转换电压(v)最终输出电压(v)纹波电压（mv）0-0.05360.032356.81-1.03081.016292.02-2.1002.091238.63-3.0783.078191.54-4.1124.118146.05-5.0895.099104.26-6.1366.17053.77-7.1287.1631.4338-8.0578.0981.1529-9.0459.0911.2023.7总结在调试过程中出现的问题，以及解决的方法1.在连接电路的过程中，经常会忘记将芯片供给工作电压，使芯片不能正常工作，导致电路不正常，将芯片通电后电路恢复正常。2.整流滤波电路中的二极管及电容发生爆裂，原因是二极管和电容的极性连翻反了，将其正确连接，即可解决问题。3.显示器显示数字，但按下按键，数字不变动，问题有两点：1、SN74123管脚14和15、管脚6和7处连接有错误。2、芯片没有连接工作电压。解决问题的办法就是正确连接电路。4.芯片74LS192与LM324之间将连接的电阻10k和9.1k进行比较，最后使用9.1k时电路输出电压相对更为精确。5.调节电位器时，输出电压不随之变化，检查后发现：a、线路连接不够稳定，以及电位器出连线有错误，导致问题的发生。b、LM324芯片已坏，不能正常工作。因此，首先换一个新的ＬＭ３２４芯片，其次，将电路正确连接，排除线路不稳定因素。6.在实验连接线路过程中，导线要尽量少，尽量短，且电源线和地线最好用红线和黑线连接，信号线用其他颜色线连接，这样在检查电路时比较方便，易于寻找错误。7.权变电阻网路没有问题Ｕ１和Ｕ２输出没有问题，但显示器变动时，最终输出电压ｕ３不变化，换一个LM324芯片后，问题就解决了，所以说明8、9、10管脚坏了。4.总结通过本次试验，首先使我进一步地了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标在生活的广泛应用其次，我从此次实验中发现了自己在设计电路时遇到的了许多的细节问题，诸如线路搭接不够稳定、连错电位器和芯片没有连接电源等等。因此我会认真总结经验教训争取努力在今后的实践中有更大的进步。最后，我要郑重地感谢此前在实验中和基础课课程中给予我细心指导的每一位老师，是你们的辛勤汗水教会了我如此多的实