高低电平报警器.docx

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高低电平报警器

长春工业大学

模拟电子技术基础课程设计

题目：

高低电平报警器

专业：

自动化

班级:

080301班

姓名:

朱晓龙：

20080208

宋扬：

20080186

李莹：

20080176

张家聚：

20080198

指导教师：

蒲春华

2010年6月25日——2010年7月1日

一.技术指标及要求

1．当输入电压

或

时电路报警。

2．VI为0~15V步进电源，步进1V。

3．VCC=15V.

二、设计方案

根据技术要求，此报警器可由以下几部分组成，首先要产生输入电压VI：

0~15V的步进电源；第二部分是比较器，将VI与报警门限电平相比较，由于该报警器要求有两个门限电平，即

或

电路报警，而

时电路不报警，所以这里选用窗口比较器；第三部分则为报警电路。

系统设计框图:

0~15V

3、设计原理

1、0~15V步进电源电路设计

直流稳压电源组成框图

由于要求输出0~15V步进电源，在此选用三端可调输出集成稳压器CW317。

CW317输出电压范围为1.25V~37V，为了能满足技术要求输出0~15V，可再选用一片CW337（输出-1.25~-37V），使之输出-1.25V，与CW317的+1.25V相加，从而使输出电压达到0V。

CW317、CW337外形及引脚排列

该电路由整流部分、滤波部分、稳压部分和同相加法器组成。

整流部分的作用：

实际是将变换后的交流电压转变为单方向的脉动电压。

直流电路的任务是将交流电变为直流电。

完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。

因此二极管是整流电路的关键元件。

滤波电路的作用：

对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为含交变成份很小的直流电压。

滤波电路用于滤去输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。

由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电

压降低时，就能把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即C具有平波作用。

在这个电路中，C是C1和C5。

三端可调输出集成稳压器CW317的作用：

它的内部电路有比较放大器、偏置电路、电流源电路和带隙基准电压VREF等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。

所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压接至比较放大器的同相端和调整端之间。

它的特点是输出电压连续可调，调节范围较宽。

R2的大小根据输出电压调节范围确定。

C2和C6是用来实现频率补偿、防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰。

C3、C4和C7是用来减小稳压电源

输出端由输入电源引入的低频干扰。

同相加法器的作用：

该电路是求和电路，

和

从同相输入.

参数计算：

图中用4个开关的不同组合方式来调节CW317的输出电压Vo1已知VREF是CW317的基准电压，其值为VREF=1.25V,且

VO=VREF（1+R2/R1）,

所以

改变

即可改变

，根据上式，可以很容易的推导出四个开关不同的闭合方式下Vo1的值。

由于R2的取值范围是（0~1200）

，根据上面的公式计算得

的取值范围是：

1.25（1+0）V~1.25（1+1200/100）V，即

=（1.25~16.25）V。

而CW337的输出电压始终为-1.25v。

A1组成同相加法器，根据电路图，由虚短和虚断的概念可得：

A1组成同相加法器，根据电路图，由虚短和虚断的概念可得：

------------①

--------------------------②

---------------------------------3

3个方程式联立得

，

由

的范围可得

的变化范围是（0~15）V

其它电阻和电容的大小由经验可得。

2.窗口比较器的设计:

窗口比较器电路图

根据技术要求，Vl=1/5Vcc=3V,Vh=4/5Vcc=12V.工作过程如下：

1、当VI>Vh时，D1导通，V0为低电平；

2、当VI〈Vl时，D2导通，V0为低电平；

3、当Vl

3、报警电路的设计

我们采用发光二极管报警，当电压超过限度时二极管闪烁。

电路图如下：

图示电路中VI为窗口比较器的输出，U3组成矩形波发生器，U4为单限比较器。

U4的同相输入端是一个连续变化的以零电位为对称的三角波，其幅度为V=R3/（R2+R3）V。

周期为T=2RCln（1+2R3/R2）

窗口比较器的输出电压与三角波相比较，当1/5Vcc

注意应使VI>V，此时V。

为低电平，发光二极管和蜂鸣器均不工作,。

当VI≥4/5Vcc或VI≤1/5Vcc时，VI为低电平，经过单限比较器，V。

为正负相间的矩形波。

当正电平到来时，发光二极管发光；当负电平到来时，发光二极管熄灭。

这样，只要矩形波发生器频率适当，就可看到发光二极管连续闪烁。

蜂鸣器发出嘟嘟声。

四、优缺点

优点：

整个工作系统完整、稳定，安全可靠。

缺点：

电路线路较复杂，不容易连线。

元件清单:

变压器1个TSPQ4-10双15v20w

调整管1个1A电流

稳压块CW3171块（北京全友微电子有限公司）

稳压块CW3371块（北京全友微电子有限公司）

运放vA741（uA741）5块（深圳市宏胜达电子有限公司）

二极管IN40012个（深圳南柏实业有限公司）

发光二极管1个、蜂鸣器1个，稳压管ZPD102个

电阻、100k7个，80k1个，160k1个，320k1个640k1个,15k9个，45k1个，300k1个，，1002个。

电容100u3个，470u2个，0.1u2个，1.0u1个。

导线若干。

五安装与调试

六性能测试与分析

七结论与心得

此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

比如在设计报警电路时，由于对在三角波与方波之间的转换的内容不是很清楚，这就导致了我无法顺利的连接电路，通过仔细研究课本上有关的内容，查资料，这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。

希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些！

8参考文献

[1]康华光主编：

《模拟电子技术基础》第四版高等教育出版社清华大学电子学教研组编，童诗白华成英主编。

[2]网上XX文库资料。

[3]基础电子电路设计与实践参考书