直流稳压电源综合性实验设计 北京科技大学天津学院张素杰.docx
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直流稳压电源综合性实验设计北京科技大学天津学院张素杰
综合与设计性实验方案
实验教学和理论教学是相辅相成互相促进的，许多理论概念必须通过实践才能获得更清晰、更深刻的理解；在实践中获得的丰富知识和经验有利于主动地学习理论，实践过程会加深对理论教学内容的理解。
一般说来，对事物的了解和认识有了理论上的描述和实际观察才是比较全面和深刻的，所以重视实验环节和重视理论学习具有同样的重要意义。
随着电子技术的发展，尤其是数字电路技术的发展，直流稳压电源变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。
直流稳压电源已经成为人们日常生活的必不缺少的必需品，直流稳压电源已广泛应用于各种各样的电子设备中，给人们的生活，带来了极大的方便，并得到了广大的应用。
在自动化控制工业电器和家用电器方面有着广泛的应用。
该实验方案让学生进一步了解直流稳压电路电源的工作原理，性能指标，技术指标，验证单相桥式整流、加电容滤波桥式整流电路的输出直流电压与输入交流电压之间的关系，并观察它们的波形变化。
实验课程名称
模拟电子技术实验
课程编号
B053003
实验项目名称
直流稳压电源
课程类别
必修
实验项目类型
综合性实验
系别
信息工程系
方案编写人
张素杰
专业
通信，自动化，物联网
实验地点
10教101
年级
2013级
实验时间
2013-2014-2学期
负责人
许学东
电工电子实验室
2014年2月
直流稳压电源
一、设计内容
设计直流稳压电源。
二、设计要求
1.输出直流电压Vo=0～12V，最大输出电流
800mA。
2.纹波电压
≤5mV。
三、设计方案提示
直流稳压电源由四部分组成：
电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
组成框图如图1所示。
负载
图1
各组成部分的功能如下：
1.电源变压器：
将电网220V的交流电压变换成符合需要的交流电压。
2.整流电路：
利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。
3.滤波电路：
利用储能元件电容器C两端的电压不能突变的性质，把电容与整流负载并联，可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。
4.稳压电路：
使整流滤波后的直流电压基本上不随电网电压或负载的变化而变化。
图2所示电路是用桥式整流、电容滤波、三端集成稳压器7812组成的具有输出的直流稳压电源。
图2单相桥式整流滤波电路
经变压器降压，原边接交流220V，副边绕组中间有抽头，为0～14区间输出，二极管VD1～VD4和电容C1、C2组成桥式整流、电容滤波电路。
四、元器件选择
变压器选用额定功率为20W、输出双交流14V的电源变压器。
VD1～VD6采用1N4004型整流二极管。
三端集成稳压器7812、7912采用S-7型封装，外加散热器。
C1、C2为电解电容22uF/25V，47uF/25V。
备注：
可选用的电解电容还有，1000uF/25V，470uF/35V，0.1uF。
五、实验报告要求
1、电源、整流和稳压电路图。
2、电路工作原理说明。
3、各元器件的选择（列明细表）。
4、实验测试结果报告。
直流稳压电源
一、实验目的
1、验证单相桥式整流、加电容滤波桥式整流电路的输出直流电压与输入交流电压之间的关系，并观察它们的波形。
2、学习测量直流稳压电源的主要技术指标
3、练习示波器的使用
二、实验原理
1、集成稳压块稳压电路
（1）集成三端稳压器是一种串联调整式稳压器，内部设有过热、过流和过压保护电路。
它只有三个外引出端：
输入端，输出端和公共地端。
将整流滤波后不稳定的直流电压接到集成三端稳压器的输入端（Ui），经三端稳压器后在输出端（Uo）得到某一稳定的值。
（2）输出固定电压集成稳压器，它的电压共分为5～24V七档，如：
7805、7905、7806等。
字头78表示输出电压为正电压，字头79表示输出电压为负电压，其后数字表示输出电压的稳压值。
2、单相桥式整流、加电容滤波电路
在图3电路中，单相桥式整流是将交流电压u2通过二极管的单相导电作用变换成单方向的脉动直流电压U3。
U3=0.9u2
图3单相桥式整流滤波电路
加电容滤波电路是通过电容的的能量存储左右，降低整流电路含有脉动成分，保留直流成分。
负载上的直流电压随负载直流增加而减少，文波的大小与滤波电容C的大小有关，当RC越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载上平均电压越高。
U3=1.2u2
3、稳压电路技术指标
（1）稳压系数：
（2）输出电阻：
（3）纹波系数：
三、实验设备及电路
（1）实验设备：
电工电子实验台，模拟电路试验箱，双踪示波器，万用表
（2）实验电路
图5-1为整流滤波电路,图4为三端集成稳压器等组成的电路。
图4三端集成稳压电路
四、课前预习要求
1.复习与本实验有关的课程内容。
2.将图3和图4的有关部分适当连接起来，组成一个完整的整流、滤波和稳压电路。
3.分别写出对应图3的输出电压U3的估算值
五、实验内容
1.单相桥式整流、加电容滤波
按图3接线，u2接到变压器副边14V端。
用示波器观察并描绘输出电压u3的波形（用Y轴耦合的DC挡）；同时用万用表分别测出u2（交流有效值）和U3（直流平均值）的大小，按照表1要求将数据填入表1中。
表1整流滤波实验数据
参数
项目
u2（实测）
U3
u3波形图
U3/u2
理论值
实测值
桥式整流
加22μF电容滤波
加47μF电容滤波
加470μF电容滤波
2.三端集成稳压器稳压电路技术指标测试
整流，滤波和稳压电路的组成方法是,将图2中的A与C，B与D的连接线断开，再将整流电路的输出端A、B对应到图3的输入端Ui。
这样就构成了一个完整的稳压电路。
（1）测量稳压系数S（又称电压稳定度）
使u2≈6V，10V，14V，RL=40Ω，测量并记录对应的输入电压Ui和输出电压Uo的值，并将测量数据记录于表3-2中
表3-1稳压系数测量数据（RL=40Ω）
u2/V
Ui/V
Uo/V
6
10
14
六、注意事项
1.连接电路时一定区分好哪条线是“零”线，哪条线是”地”线,切勿连接在一起，将他们混淆。
2.测量数据时，一定要区分仪表的正确使用。
3.用示波器观察输出波形时，既有交流分量，又有主流分量，Y轴输入耦合应放在DC挡上。
七、总结报告要求
1.整理实验数据。
2画出稳压电源实验外特性曲线，即Uo=f（Io）的关系曲线。
3.总结单相桥式整流滤波电路和三端稳压电路的工作的特点。
北京科技大学天津学院
《模拟电子技术实验》教学大纲
课程编号：
B053003开课系部：
信息工程系
课程类别：
必修
适用专业班级：
通信1301,自动化1301，物联网1301
总学时：
16学分：
1
课内实验学时：
16课内上机学时：
0
先修课程：
电路原理，电路原理实验，模拟电子技术
执笔：
张素杰审阅：
许学东
一、课程性质和任务
《模拟电子技术实验》课程是电子类各专业的重要实践性基础课程，要求学生独立完成基本实验，综合性实验，课程设计，独立完成调试过程，其目的使学生更好的巩固和加深基础理论知识的理解，增强学生理论联系实际的能力，提高学生的工程素质，通过实践教学引导在理论指导下有所创新，为专业课的学习和今后的工作打下良好的基础。
二、课程教学基本要求
1．课程目标：
本课程是针对模拟电子技术理论课程开设的实践性课程。
通过实验使学生获得模拟电子技术实验的基本知识和基本技能，掌握半导体器件的基本原理和特征，典型电子电路的结构，工作原理和性质，包括常用仪器的使用，电子元器件的识别和检测，电子线路的安装和调试等。
加深对模拟电子技术课程有关理论的理解，提高学生分析和解决实际问题能力和综合能力。
实验课强调动手和硬件实验应用能力的锻炼。
熟练掌握示波器、信号发生器、直流稳压电源、万用表正确使用方法。
掌握基本电子电路的装配、调试和故障排除方法。
学生提前预习实验指导书指定的内容并写出预习报告。
实验课先由教师进行重点讲解，然后由学生按二人一组完成实验。
实验课教师要对学生在实验中出现的问题进行指导并对学生实验情况进行检查和记录。
实验后学生要写出实验报告。
根据教学内容和教学目标，本实验课共开设4次实验，总课时16。
学生应按照实验指导书的要求，完成指定的实验任务。
2．课程重点：
重点：
本课程为专业基础课，基本理论、基本电路为学习重点。
在熟练掌握示波器、信号发生器、直流稳压电源、万用表正确使用方法。
掌握基本电子电路的装配、调试和故障排除方法；另外，对学生进行逻辑思维能力训练也是本课程教学的重点之一。
3．课程难点：
难点：
应结合学生的特点，多讲典型电路的应用，分析模拟电子技术电路连接方法、掌握个电路的调零方法等。
三、课程教学内容与学时
1.实验教学
（1）常用电子仪器的使用与电子元件的测量（2学时）
（2）晶体管共射极单管放大器（2学时）
（3）差动放大器的研究（4学时）
（4）基本运算放大器的研究（4学时）
（5）直流稳压电源（4学时）
（6）课程设计一（开放选做）
四、实验教学（16学时）
1．基础实验（4学时）
实验一常用电子仪器的使用与电子元件的测量（2学时）
实验二晶体管共射极单管放大器（2学时）
2．综合性实验（8学时）
实验三差动放大器的研究（4学时）
实验四基本运算放大器的研究（4学时）
3．设计性实验（4学时）
实验五直流稳压电源（4学时）
4．课程设计实验（选做）
课程设计一电子秒表
五、教材与参考书
教材
1.彭建明，张素杰编，《电子技术》实验指导书，内部使用，2013年
参考书
1.韩守梅，刘蕴络编，《电工电子实验课程》，兵器工业出版社，2009年
六、作业
实验报告
七、考核方式及成绩评定标准
1. 平时考核：
平时成绩占总成绩的40%，考核成绩包括实验报告、实验课堂表现（能力差别、认真态度、创新意识）。
2.期末实验考试：
实验考试占总成绩的60%。
注：
平时成绩，期末考试均按照百分制计算，后由系统进行折合总分。
八、其他
各部分内容比例分配
基础实验：
50%
综合性实验：
50%
设计性实验：
开放选做
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