直流稳压电源与RC震荡电路的设计.docx

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直流稳压电源与RC震荡电路的设计

西安科技大学

模电综合设计实验报告

题目：

直流稳压电源和RC

震荡电路的设计

专业：

通信工程

班级：

0803

学生姓名：

学号：

0807020315

设计日期：

2010-07-10

一、课程设计目的

二、设计任务和要求

三、基本原理和分析

四、设计步骤

五、设计过程

六、仿真测试和调试

七、仿真结果和实测结果比较

八、心得体会

一、课程设计目的

1能够全面的巩固和使用“模拟电子技术”中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握电子设计的全过程；

2合理利用分立元件或标准集成电路芯片实现规定的电路；

3培养独立思考，独立准备资料，独立设计规定功能的模拟电子系统的能力；

4培养独立设计的能力，熟悉仿真工具的使用；

5培养书写综合设计实验报告的能力。

二、设计任务和要求

1设计任务

设计一集成直流稳压电源，满足：

●当输入电压在220V交流时，输出直流电压为12V。

●输出纹波电压小于5mv。

设计一个RC桥式正弦波振荡器，并用设计的电源供电，使输出正弦波电压4V，频率10KHz。

2设计要求

●选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。

●掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。

●合理选择集成稳压器；

●完成全电路理论设计、绘制电路图；

●撰写设计报告。

三、设计原理和分析

1直流稳压电源的基本原理

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。

各部分的作用：

●电源变压器：

的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

变压器副边和原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。

●整流电路：

整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。

●滤波电路：

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

三端集成稳压器：

常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。

三端固定输出集成稳压器，它有三个端子，输入端，输出端和公共端，其输出电压是固定的。

它将稳压电路制成了集成稳压器件，具有体积小，外围电路简单，工作性能可靠，通用性强和使用方法简单等优点。

本电路选用的是LM7812CT三端稳压器和LM7912CT三端稳压器，它们的输出电压分别为+12V和-12V电压。

一般输入要比输出电压高3V—5V，以保证集成稳压器工作在线性区域，实现良好的稳压作用。

但输入电压又不能太高，否则集成三端稳压器上压降太大，发热严重。

2RC桥式正弦波振荡器的原理

RC桥式振荡器的设计图

1.RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成正反馈电路，决定振荡频率

、

、

形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，

、

是稳幅元件。

该电路的振荡频率

=

（1）

起振幅值条件

（2）

2.电路参数确定

（1）确定R、C值

根据设计所要求的振荡频率

，先确定RC之积，即

为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻

和输出电阻

的影响，应使R满足下列关系式：

>>R>>

一般

约为几百千欧以上，而

仅为几百欧以下，初步选定R之后，算出电容C的值，然后再算出R取值能否满足振荡频率的要求

（2）确定

、

电阻

和

应由起振的幅值条件来确定，由式

（2）可知

≥2

通常取

=（2.1~2.5）

，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。

四设计步骤

1．电路图设计

（1）确定目标：

设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。

（2）系统分析：

根据系统功能，选择各模块所用电路形式。

（3）参数选择：

根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。

（4）总电路图：

连接各模块电路。

2．电路安装、调试

（1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。

（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。

（3）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。

五、设计过程

1方案设计总思路

（1）电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给振荡器。

2各环节原理图

⑴变压环节⑵整流环节

⑶滤波环节⑷稳压环节

3选择器件

●选电源变压器

选择适合比例带中间抽头的变压器室变压后电压为16V。

●选桥式整流二极管

均选为1N4007GP的二极管。

●选滤波电容

选择470uF和0.01uF的电容。

●选振荡器器件

选频电阻选480Ω，选频电容选0.033uF，反馈电阻选30kΩ，集成管选LM324AM

●确定电路形式。

4总原理图

六、仿真测试

●变压部分

输入电压220V50Hz有效值测量

●变压器输出端电压

●输入输出电压波形

●整流后的波形

●整流后的电压

●滤波后的波形

●滤波后的电压

●稳压后的波形

●稳压后的电压

●最终输出波形

●最终输出电压

最终输出频率

七、仿真数据和实验数据比较

仿真数据

实测数据

变压器输出端电压

31.988V

33.1V

整流后的电压

29.8V

30.8V

滤波后电压

44.1V

44.2V

稳压后电压

12.382V；-12.416V

11.24V;-11.39V

纹波电压

0.09mV

0.1mV

实际输出电压

4.15V

3.5V

实际输出频率

9.269V

9.210V

误差分析：

一、仪器误差：

任何仪器都有一定的精度，但会有一些剩余误差。

二、人为误差：

由于人的感官的鉴别能力的局限性，在读数方面都会产生误差。

三、外界条件影响：

温度、湿度、风力、日照、气压、大气折光等因素，必然会造成误差。

八、课程设计心得体会

经过一周的实习，过程曲折可谓一语难尽。

刚开始做试验的时候，很为自己担心，因为没有经验，理论知识又不扎实，特别害怕自己做不好。

于是，我在图书馆借了许多有关的资料书，查找相关的实验及其原理。

这个时侯，觉得这次课程设计并没有想象中的困难。

但是，理论性的东西只有实践之后才能知道自己到底掌握了多少。

通过上机操作，我发现要想把理论性的东西用于实践其实也是一件相当困难的事情。

首先是软件不会使用，软件上的许多东西都是英文版的，相应的元器件不是特别好找。

安装和使用也挺麻烦的。

其次是仿真出来波形的问题。

电路图画好了，但输出的波形有很大的问题。

几经周折，才发现因为电路图上的参数不对。

由于对作图工具的不熟悉，随便在图里找了看着相同的二极管、三极管、三端稳压器等就用在了图里，并没有注意其参数要求。

发现这个问题后，我及时更正，才解决了问题。

还有，设计报告要怎样写才能完整、全面，也着实下了一番功夫。

这时我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。

而我也从开始时的满富盛激情到了最后汗水背后的复杂心情，这一过程，真可谓颇有收获。

本次课程设计，真的很令人欣慰。

通过自己的动手，我从中了解了稳压器的工作原理，掌握了multisin10.0的初步使用，学会了设计的思路和方法。

这些东西都会为我今后的学习提供了帮助，打下了一定的基础。

我想在学习中可以更加深入的学习电路仿真软件，运用所学的模拟电子技术知识设计更多适用的电路，给生活带来一定的方便，同时也可以锻炼自己的思维和动手能力，为以后的工作学习打下良好的基础。

希望在以后的学习中可以有更多的机会去锻炼自己，让自己在毕业之前学到其他人没有学到的东西，使自己有一个更高的平台去面对社会的各种挑战。