直流稳压电源计数器方波三角波发生器课程设计.docx
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直流稳压电源计数器方波三角波发生器课程设计
《电子技术》
课程设计报告
专业：
电子信息工程
班级：
电信1001
姓名：
指导教师：
陈敏佳、周莹莲
二0一二年六月三日
一、课题一——直流稳压电源设计
（一）课程设计目的
一、了解直流稳压电路的组成和工作原理；
二、学习直流稳压电路的设计方式和主要技术指标的测试方式
二、培育学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
（二）设计任务与要求
设计任务：
设计一个直流稳压电源
要求：
一、输出电压5V、+12V、-12V三档；
二、输出电流：
最大电流>1A；
3、纹波电压峰值Vop-p≤5mv，稳压系数Sr≤5%，电网电压波动正负10%。
（三）课程设计报告内容
1.直流稳压电源电路图（如图1）
图1直流稳压电路图
2.直流稳压电源设计电路图
本电路主要由集成片组成。
如上图T为变压器，为取得U2为双16V的交流电压所以选择n1：
n2=55：
8。
D一、D二、D3、D4组成桥式整流电路，而二极管经受的最大反向电压，由电路图可知，
考虑电源电压波动±10％，在选用二极管时，至少有10%的余量，选择最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR别离为和32V。
C1为500u的电解电容，用于滤波通过集成芯片LM7812输出U1为12V的稳定直流电压。
C二、C3为的电解电容，有保护和滤波的作用，再经一个芯片LM7805取得U2为5V的直流稳定电压。
再看中间的下半部份是由LM7912系列组成直流稳压。
输出的U3为-12V的直流稳压。
其中C6和C7为的电容，C8和C9为的电容，都起到保护电路的作用。
3.直流稳压电源电路原理
稳压电源一般由变压器，整流,滤波电路和稳压电路组成。
如图2所示。
变压器把市电交流电压变成所需要的低压交流电。
整流器把交流电变成直流电。
经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变成稳定的直流电压输出。
图2工作原理图
各部份电路的作用
（1）交流电压变换部份
一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的220V电压相差较大，为了得到输出电压的额定范围，就需要将电网电压转换到适合的数值。
所以，电压变换部份的主要任务是将电网电压变成所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。
（2）整流部份
整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。
由于这种电压存在着很大的脉动成份（称为纹波），因此一般还不能直接用来给负载供电，不然，纹波的转变会严重影响负载电路的性能指标。
（3）滤波部份
滤波部份的作用是对整流部份输出的脉动直流电进行光滑，使之成为含交变成份很小的直流电压。
也就是说，滤波部份实际上是一个性能较好的低通滤波器，且其截止频率必然低于整流输出电压的基波频率。
（4）稳压部份
虽然通过整流滤波后电压接近于直流电压，可是其电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此，还必需有稳压电路，以维持输出直流电压的大体稳定。
对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求
（1）稳定性好
当输入电压Ui（整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压U0的变化应该很小一般要求△U0/△U。
≤1%
（2）输出电阻小
负载转变时（从空载到满载），输出电压U0应大体维持不变。
稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。
输出电阻（又叫等效内阻）r0表示，它等于输出电压变化量和输出电流变化量之比的绝对值，即r0=|△U0/△I0|r0反映负载变更时，输出电压维持恒定的能力，r0越小，则I0转变时输出电压的转变也越小。
性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，乃至0．01欧。
（3）电压温度系数小
当环境温度转变时，会引发输出电压的漂移。
良好的稳压电源，应在环境度转变时，有效地抑制输出电压的漂移，维持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示.
二、课题二——计数器设计
（一）课程设计的目的
一、熟悉计数器工作原理和不同的码制的计数器原理。
二、掌握计数器的设计方式。
3、培育学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
（二）设计任务与要求
设计任务：
设计并实现一个采用小规模数字集成电路的计数器。
系统图如图3所示。
图3设计流程图
要求：
1.电路设计要简单，译码显示器不需要做出实物，只要理论设计。
2.必需按指定触发器设计，不能由其它触发器转换。
3.必需采用指定的元器件设计电路。
4.计数器与译码显示器之间必需用4个LED指示计数的二进制编码值。
（三）课程设计报告内容
1.按照要求列真值表和状态图
基于8421BCD码的十进制同步递增计数器有十个有效状态，其真值表如表1所示，采历时钟脉冲下降沿触发，所以在第9个时钟脉冲到来时，进位为1，当第10个时钟脉冲到来时，进位为0，出现下降沿，从而产生进位。
十进制数
计数器状态
时钟脉冲
进位
B
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
2
0
0
1
0
2
0
3
0
0
1
1
3
0
4
0
1
0
0
4
0
5
0
1
0
1
5
0
6
0
1
1
0
6
0
7
0
1
1
1
7
0
8
1
0
0
0
8
0
9
1
0
0
1
9
1
10
0
0
0
0
10
0
表1真值表
基于8421BCD码的十进制同步递增计数器的状态图如图4所示
图4状态图
2.按照真值表画进位卡诺图，求进位方程
如图5是按照真值表得出的进位卡诺图，其中编码“1010”、“1011”、“1100”、“1101”、“1110”、和“1111”是无效状态，定为任意态。
当状态为“1001”是，进位为“1”，其它为“0”。
图5进位卡诺图
由进位卡诺图可取得最简的进位方程所画的包围圈取得式：
3.按照状态图画次态卡诺图，求状态方程
先按照状态图填写次态卡诺图，如图6所示。
图6次态卡诺图
例如，现态时，由状态图可知，其次态，所以在次态卡诺图的左上角方格填“0001”。
为了能由次态卡诺图直观的取得次态方程，将次态卡诺图分成四个小的卡诺图，如图7、图八、图9和图10所示。
图7的次态卡诺图图8的次态卡诺图
图9的次态卡诺图图10的次态卡诺图
由的次态卡诺图7，可得：
由的次态卡诺图8，可得：
由的次态卡诺图9，可得：
由的次态卡诺图10，可得：
4.按照次态卡诺图和JK触发器的鼓励表填鼓励卡诺图，求鼓励方程
鼓励卡诺图是在已知输出转变的条件下，取得输入信号。
图11是基于8421BCD码的十进制同步递增计数器的鼓励卡诺图。
图11鼓励卡诺图
如图，的次态卡诺图图7可知，左上角第一方格是由“0”转变到“0”，
对照K触发器的鼓励表，要求，为任意态。
所以。
同理，可推出其它鼓励。
为了能由鼓励卡诺图直观的取得鼓励方程，将鼓励卡诺图分成八个小的卡诺图，如图1二、图13、图14、图1五、图1六、图17、图1八、和图19所示。
图12的鼓励卡诺图图13的鼓励卡诺图
图14的鼓励卡诺图图15的鼓励卡诺图
图16的鼓励卡诺图图17的鼓励卡诺图
图18的鼓励卡诺图图19的鼓励卡诺图
由的鼓励卡诺图图12，可得的鼓励方程：
由的鼓励卡诺图图13，可得的鼓励方程：
由的鼓励卡诺图图14，可得的鼓励方程）：
由的鼓励卡诺图图15，可得的鼓励方程：
由的鼓励卡诺图图16，可得的鼓励方程：
由的鼓励卡诺图图17，可得的鼓励方程：
其中一项，是可以化简为的，这是为了简便电路，因为的鼓励方程中也需要一项，二者可以取同一信号。
由的鼓励卡诺图18，可得的鼓励方程：
由的鼓励卡诺图19，可得的鼓励方程：
5.查验系统可否自启动
检查自启动状态图如图20所示
图20完整状态图
当电路进入无效状态时，代入次态方程，得次态
，再代入次态方程，得次态，进入正常状态；当电路进入无效状态时，代入次态方程，得次态时，代入次态方程，得次态，进入正常状态；当电路进入无效状态时，代入次态方程，得次态，，代入次态方程，得次态进入正常状态。
由此，基于8421BCD码的十进制同步递增计数器具有自启动的特性。
6.按照鼓励方程和进位方程，画计数器的逻辑电路图
由、、、、、、和的鼓励方程，和进位方程，画出8421BCD码的十进制同步递增计数器的电路图。
如图21所示。
图21电路图
同步计数器中所有的触发器时钟端接在一路，受时钟同步控制。
RESET为清零端，低电平清零。
、、和是计数输出。
是进位输出。
三、课题三——方波、三角波发生器设计
（一）设计目的
一、研究波形发生电路的特性。
二、学习波形发生电路的设计方式和主要技术指标的测试方式。
3、培育学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
（二）设计任务与要求
设计任务：
设计由集成运算放大器和晶体管放大器组成的方波——三角波——正弦波函数发生器。
系统图如图22所示：
图22设计流程图
要求：
（1）输出波形方波、三角波（由于缺少电子元件，正弦波不做要求）。
（2）频率范围频率范围1HZ~10HZ,10HZ~100HZ。
（3）输出电压方波的输出电压峰峰值为10V,三角波峰峰值。
（4）波形特性表征正弦波特性的参数是非线性失真r1,一般要求r1<3%：
表征三角波特性的参数是非线性系数是r2,一般要求r2<2%；表征方波的参数是上升时间一般要求小于100ns（1KHZ,最大输出时）。
（三）课程设计报告内容
1.电路图如图23所示
图23电路原理图
2.电路原理及设计进程
（1）原理
该电路由两部份组成，前级是利用运放的正反馈组成的迟滞电压比较器。
由此可以取得方波，稳压二极管的作用是限制电压的大小。
后面一级是由运放组成的积分电路。
该电路可以输出三角波。
（2）设计进程
利用所学知识找出一些常常利用来产生方波和三角波的电路。
同时结合所给的元件，找出最简单的设计方式。
设计完后，通过自己的计算看是不是能达到该功能。
再利用软件仿真，看是不是能够实现预期功能。
四、实践步骤
一、按如实验要求，依照原理图设计好电路图。
二、在按照设计好的电路图在电路板上焊接。
3、把焊接好的电路板接到相应的仪器上测试其功能，若是不能实行，在分析哪里出了问题，纠正好问题在去测试，直到测试完成。
五、实践标准
完成设计制作安装，实现其大体内容和功能，装配工艺美观，运行稳定靠得住。
六、元器件清单及所用仪器设备
直流稳压电源元件清单如表2所示
表2直流稳压电源元件清单
元件类型
型号
主要参数
单组数量
变压器
带中间抽头
16V，40W
1个
二极管
IN4002
4个
独石电容
μF
5个
电解电容
1000μF，25V
2个
100μF，25V
3个
三端稳压器
LM7812
1个
LM7912
1个
LM7805
1个
电源线
带插头
1条
万能板
17cm*22cm
1个
焊锡丝
2米
单股导线
3米
波形发生器元件清单如表3所示
表3波形发生器元件清单
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