简易数控直流稳压电路图相对简单.docx
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简易数控直流稳压电路图相对简单
一、设计说明
设计一个具有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。
数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。
主要包括数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A变换器）及可调稳压电源。
数字控制部分用+、-按键控制可逆二进制计数器，二进制计数器的输出到D/A变换器，经D/A转换相应的电压，经放大后去控制稳压电源的输出，来实现输出电压值步进增减。
图1简易数控直流稳压电源框图
二、技术指标
1.输出直流电压调节范围515V，纹波小于10mV。
2.输出电流为500mA。
3.稳压系数小于0.2.
4.直流电源内阻小于0.5欧姆。
5.输出直流电压能步进调节。
步进值为1V。
6.由+、-两键分别控制输出电压步进增和减。
三、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：
（1）可逆计数器；
（2）运算放大器；（3）稳压器；（4）单稳态触发器。
四、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料
1.姚福安.电子电路设计与实践[M]济南：
山东科学技术出版社，2001年
2.阎石.数字电子技术基础.[M]北京：
高等教育出版社，2006年
3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践[M].哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，2008年
4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：
高等教育出版社，2007年.
六、按照要求撰写课程设计报告
指导教师年月日
负责教师年月日
学生签字年月日
成绩评定表
评语、建议或需要说明的问题：
指导教师签字：
日期：
成绩
一、概述
近几年来，随着电子技术的日新月异，世界各国的电子技术飞速发展，中国也毫不例外的成为了一个电子大国和电子强国，国民对电子产品的需求种类也越来越多。
其中电源是最重要的组成部分，没有电源也就没有了电路这个概念。
这里所述的设计是一个数控直流稳压电源，它巧妙地结合了模拟电子技术和数字电子技术的基本原理，具有结构简单，方便，使用等特点，而且可操纵性较好，为小电路供电提供了更好的选择。
为满足广大用户的需求我设计了这个稳压电源，它包括五部分组成：
电压增减步进按键、单脉冲的产生、可逆计数器、数模转换器、以及稳压调节电路和可调电源组成。
其基本原理为通过可调数字电路来控制电压的输出。
二、方案论证
设计简单的电压增减按键，D/A转换电路，稳压调节电路以及具有可调电压的电源产生输入电压并通过反馈回路实现电路的基本功能。
其方案原理图如下图所示。
图2简易数控直流稳压电源框图
该稳压电源由五部分组成：
电压增减控制系统、可逆计数器、D/A转换器、稳压调节电路和电源组成。
首先由电压步进按键控制调节产生单脉冲，经过可逆计数器产生相应的数字信号，然后通过D/A转换器将这些数字信号转换成相应的模拟信号经过稳压模块来控制电源的电压值。
三、电路设计
1、可逆计数器
图3可逆计数器电路图
工作原理和功能说明
因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。
我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。
当74193输出0时，最后输出为5V。
不能再减小了。
所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。
当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。
同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。
通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。
此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压.
2、D/A转换
图4D/A转换电路图
工作原理和功能说明：
这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。
根据公式UO1=-Rf（UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3）
其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。
其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。
加后面一个放大器原因是数字信号经过第一个放大器后会反向，而我们要的是正向点压
3、稳压调节
图5稳压调节电路
工作原理和功能说明：
首先使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波。
然后经过稳压模块
=R16/（R16+R19）UN
=U0-5R16/（R16+R19）得到
=UNR4/（R16+R19）+R16/（R19+R8）5令R18=R19=0,R16=R4=10K欧可以得到U0=UN+5。
因此R3的左端输入电压为0～10电压即可。
之所以用7805稳压模块是因为使其输出电流，稳压系数，输出电阻，纹波都能够满足设计要求。
4、数字显示
图6数字显示电路
工作原理及电路说明
此部分用了两个10进制可逆计数器，用来显示从5-15V的电压变化，当接电后低位计数器先置数5,然后开关J3接到高电平，进入计数状态，当计数到10时，进位信号CO为1,用此信号来触发高位计数器的加计数端，用借位信号EO触发减计数端。
5、电源环节
电源部分为电路提供20V、15V、-15V、5V的电压。
使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波，再经过稳压模块稳压输出。
图7稳压电源电路
按照以上各个部分的设计，将各个部分进行连接成一个完整的电路图，对各个部分进行单独仿真，修改出现的错误，调试好后对整个电路进行仿真，经过仿真测试电路运行良好并达到以上的要求，下面是对各个部分的仿真结果。
四、性能的测试
按照以上各个部分的设计，将各个部分进行连接成一个完整的电路图，对各个部分进行单独仿真，修改出现的错误，调试好后对整个电路进行仿真，经过仿真测试电路运行良好并达到以上的要求，下面是对各个部分的仿真结果
1可逆计数部分
此部分采用两个74LS192N集成同步加减可逆计数器来实现，将可逆计数器的管脚按下图所示与两个LED显示屏相接，通过开关控制，当右面显示屏显示为5时减失效，只可进行加计数，当加到十五时返回一个低电平，使加失效，因此，通过设计将计数器的读数调节在5-15之间。
图8可逆计数器性能测试
图9可逆计数器性能测试
2、电源部分及纹波的测试
根据题目要求输出电压调节范围为5-15v,因此采用交变电压源经过变压器，桥式整流，电容滤波使电压源能够提供+15v，-15v和5v的电压。
具体显示如下图所示其中只显示了5v的部分，15v的部分同理。
纹波测试将电压表接输出端与地将直流档改成交流档，测试结果如图11.
图10电源部分的测试
图11纹波的测试
4、稳压部分
表1
计数器输出
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电源输出
5.003v
6.18v
7.35v
8.24v
9.16v
10.01v
11．85v
12.04v
13.56v
14.82v
15.23v
5、整体电路测试
图12整体电路图的测试
五、结论：
通过对各个部分的测试，改错和调整我做出了符合设计要求的直流稳压电源，通过发挥各个元器件的作用使得稳压电源得以稳定运行，并且可以输出5-15v的电压。
这里运用了可逆计数器，稳压电路，数控显示以及整流滤波电路等部分。
六、性价比：
本设计运用了数字电路和模拟电路等相关器件，电路虽然很庞大，但是原理较为简单易懂，只要细心就能得到满意的结果，使用的器件均物美价廉，而且容易获得，成本比较低，而且功能强大。
另一种做法是用单片机，单片机的原理更为深奥，而且造价较高，优点是便于携带，因此从综合来考虑选用该方法作出的直流稳压电源是一个不错的选择，而且此方法便于测量数值，因此如果设备出现故障可以通过电表测量得以快速解决，最大的优点是各个元器件之间分工明确，便于使用者掌握。
七、课设体会及合理化建议
通过为期两周的课程设计终于完成了这次课设的全部内容，虽然苦些，累些。
但是一想起其中成功的喜悦便会觉得回味无穷。
从初识multisim这个软件的陌生到最后熟练掌握经历了一段艰辛的历程，在这期间我查阅了很多相关书籍，开阔了眼界，学到了很多课堂当中无法获取的知识。
设计电路时应当一部分一部分的做，只有把这一部分做好了才去做其它的电路，不能一次性全做完再去检测，这样的话，如果结果错了，很难找出错在哪里，只能又回头把电路拆分开分析。
设计电路时也要考虑器件，有的器件没有就不能用，就需要用其它相似的器件来替代，电路设计时就会有很大的不同。
在实际电路中，由于器件的性能不同，结果常常和想象的不同，理论上可行的方案，在现实中却不行。
一个好的设计不可能一次就完成，要不断的调试，不断的改进，才能做好。
最重要的是戒骄戒躁，仿真不成功不要急躁，要细心检查，不断的测试，养成良好的科学习惯，这些经验在我们以后的学习工作中会是一笔宝贵的财富。
在这里我要谢谢我的指导老师房老师，他不仅教会了我很多知识还培养了我严谨的科学态度，学校组织的这些实践活动对我们的提高时巨大的，我建议学校多组织些这样的科技创新活动，使我们更好的适应社会，与社会接轨。
参考文献
【1】.姚福安.电子电路设计与实践[M]济南：
山东科学技术出版社，2001年
【2】阎石.数字电子技术基础.[M]北京：
高等教育出版社，2006年
【3】刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践[M].哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，2008年
【4】童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：
高等教育出版社，2007年.
【5】梁宗善.电子技术基础与课程设计.华东理工大学出版社.1994
【6】张申科数字电子技术基础电子工业出版社2005
附录Ⅰ总电路图
附录Ⅱ元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U1
集成运放
LM324N
3
2
U2
可逆计数
74LS193
1
3
U3、U9、U10
与非门
NAND2
3
4
U4
三端稳压器
LM7805CT
1
5
U5、U8
LED
DCD-HEX-BLUE
2
6
U6、U7
可逆计数
74LS192N
2
7
R1-R19
电阻
R
19
8
J1、J2、J3
开关
KEY
3
9
U14
或门
OR4
1
10
C1-C9
电容
C
9
11
U11、U12、U13
三端稳压器
LM7815CT
3
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