直流电源与放大概要.docx

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直流电源与放大概要

±6V稳压电源

与运算放大器实验报告

2013.08.09

目录

一、摘要2

二、设计任务及要求2

2.1设计任务2

2.2设计要求2

三、电路设计及方案3

3.1系统总体设计框图3

3.2核心电路原理图4

3.3各部分功能5

3.4元件参数计算8

四、设计过程9

4.1确定一级稳压器输出电压值9

4.2元件清单10

4.3实验仿真11

五、焊接与测量11

5.1电路焊接11

5.2参数测量12

六、问题分析及处理12

七、注意事项13

八、实验感想14

九、成员分工14

十、参考资料14

一、摘要

直流稳压电源一般由电源、变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。

变压器把220V交流电压变为所需要的低压交流电。

整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。

由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。

但这样的电压还随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。

因而还需接稳压电路，稳压电路的作用是维持输出电压的稳定。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压、整流、滤波、稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现输出电压为±6V。

集成运算放大器在线性应用时构成深度负反馈工作状态，由于集成运算放大器参数接近理想值，所以输入输出关系由外部电路决定。

二、设计任务及要求

2.1设计任务

1.设计并制作一个±6V的直流稳压电源。

2.设计一个基本运放电路，放大倍数为10倍。

2.2设计要求

1．熟悉Proteus软件的应用。

2．掌握小功率直流稳压电源的设计方法以及三端集成稳压器、单向桥式整流电路、滤波电容电路的特性。

3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

4．设计并制作一个直流稳压电源和一个基本运放电路，主要技术指标要求。

输入电压：

交流220V

输出电压：

直流±6V

运放电路放大倍数为10倍

三、电路设计及方案

3.1系统总体设计框图

图-1系统总体设计图

图-2功率放大电路

3.2核心电路原理图

图-3稳压电源核心电路图

图-4功率放大电路

3.3各部分功能

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压等四个环节。

图-5直流稳压电源的原理图

1.电源变压器：

电路采用双12V变压器，将输入的220V交流电

变为12V左右的整流滤波电路所需的低电压并送给整流电路。

图-6变压器原理图

电源变压器

2.整流电路：

利用单向导电元件——二极管，把50Hz的正弦交流电压变换成脉动的直流电压。

实验采用单相桥式整流电路，正负半周内负载上都有电流的经过，电源变压器得到了充分的利用，且输出的电压是脉动直流，输出电压平均值为上级输入电压的0.9倍。

3.滤波电路：

由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就能把能量释放出来，使负载电压变化比较平滑，电容C具有平波的作用。

大电容滤低频波，小电容滤高频波，电路采用一个大电容并联一个小电容以获得更大的滤波频段。

图-7整流滤波电路

整流滤波电路

4.稳压电路：

当电网电压发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压也会随着变化。

因此，为了维持输出电压稳定，还需加前级稳压电路。

实验采用LM317和LM337作为前级稳压电路，将电压降到合适的值并作为7806和7906的输入值。

稳压电路中接入电容用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激震荡和抑制电路引入的高频干扰。

图-8稳压电路

5.运放电路：

运放电路载深度负反馈状态下有两虚的特点，即虚短和虚断。

此实验采用的是反向放大电路，设计放大电路时，需根据对输入阻抗的要求适当选择R1和Rf，一般取值不能过大一面引起较大的失调温漂，平衡电阻R2=R1//Rf。

图-9反馈电阻

图-10平衡电阻

3.4元件参数计算

1.整流电路参数计算

图11整流电路原理图

输出电压平均值：

Uo=0.9U2

输出电流平均值：

Io=Uo/RL=0.9U2/RL

最大反向电压：

URM=1.4U2

2.滤波电容参数

滤波电容的选择：

C*RL=（3—5）T/2

耐压值应大于1.1*1.4U2=1.56U2

3.运放电阻参数

反向端输入电阻100欧姆

反馈电阻为1k

平衡电阻即为一个1k电阻与一个100欧姆电阻并联

四、设计过程

4.1确定一级稳压器输出电压值

要设计输出为6V的直流稳压电源并使7806和7906正常工作，必须保证输入与输出见压差至少为2V，因此7806输入端电压必须大于8V，即从LM317和LM337输出的电压要大于8V。

4.2元件清单

元件名称

个数

双12V变压器

1个

电阻

1kΩ*4、10Ω*4、100Ω*2、10kΩ*2

三端集成稳压器

LM317*1、LM337*1、7806*1、7906*1

电解电容

2200uF，耐压值25V*2、

33uF，耐压值35V*6

D6SB80整流桥

1个

散热片

4个

保险管

3个

导线

若干

SM4558双通道运算放大器

1个

运算放大器底座

1个

4.3实验仿真

图-12运算放大电路（输入电压有效值为2V）

五、焊接与测量

5.1电路焊接

1.在万能板上粘贴一张白纸，然后按1:

1的比例将电路图画在板子上。

有小铜片的一面为焊接面，元件从铜圈面插入。

先布局号元件的位置，再将其一一插入；

2.长期放置不用的元件和板子，在焊接时要用砂纸或镊子先将其表面的氧化层去掉；

3.当电烙铁达到合适的温度时，将锡丝放在引脚的一侧，电烙铁从另一侧慢慢靠近，然后迅速将电烙铁向上拿开。

用导线焊接时，用镊子将导线皮去除，在露出的导线表面先涂上一层锡丝，以便于焊接；

4.焊接时要细心，焊接点尽量光美，成圆锥形状。

导线不可以相交，要走直线，不可以弯弯曲曲的；

5.电烙铁在不用时要将其温度调至最低，以保证其使用寿命。

5.2参数测量

变压器空载电压13.86V

整流后电压12.14V理论值为10.8V

滤波后电压13.9V理论值在13.2V—14.4V之间

7806输入电压9.86V

7806输出电压6.08V理论值为6V

7906输入电压-9.75V

7906输出电压-6.17V理论值为-6V

SM4558外接电源12V

SM4558输入信号为峰峰值为2.03V的正弦信号

SM4558输出信号为峰峰值为20.3Ｖ的正弦信号

六、问题分析及处理

1．整流之后电压理论值和实际值不符，但滤波后的电压为变压器副线圈电压的1.2倍左右；

2.在protues电路仿真与实际实验时部分支路的电压或电流有出入，但最终结果不变，初步分析是仿真软件与硬件的差别；

3.在实际焊接时发现79XX系列稳压器的管脚功能与仿真的不一致，因此我们上网查阅资料将其进行校正；

4.我们组刚开始效率很高，第一天晚上出电子电路，第二天软件仿真成功，但由于我们组后来在焊板时发生分歧致使效率下降，焊接和调试用了两天才达到效果；

5.在调试过程中，最初7906的输出电压为0V，经检查发现在焊接过程中其中一条支路电容被短路，经过我们的修改使之最终的输出结果为-6.08V；

6.在运算放大电路的仿真中，电压的理论放大倍数为十倍，在软件上仿真的结果为9.67倍，但在后来的调试过程中，最终在示波器上显示的放大倍数为十倍。

七、注意事项

1.焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试；

2.测试电路时，要保障焊接正确才能打开电源，以防止元器件被烧坏；

3．注意LM317输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不能反接；

4.按照原理图焊接时要保证接地；

5.由于LM317芯片内部是线性稳压，因此功耗比较大，当输入输出电压差比较大且商户处电流比较大时，注意317的功耗不要过多大；

6.焊接运放电路时，要正确掌握SM4558各个管脚的作用。

八、实验感想

通过这次的实验，我们对直流稳压电源理论上的知识和实践得到了融会贯通。

同时也了解到自己在对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用有很大的不足，在使用参数时不能选择参数合适的器件，不能根据器件的编号就能立即想起器件的功能。

这样的实验培养了我们的动手能力，在布线、焊接和检查电路各种方面都有很大的提高，一个实验只要认真对待，不管结果怎样，我们都会有收获。

十、参考资料

1.《电子技术基础模拟部分》高等教育出版社康华光

2.《PROTEUS电子线路设计、制版与仿真培训》工控世界论坛

3.《全国大学生电子设计竞赛培训系列教程》电子工业出版社高吉祥

5.

6.