Uomax+(Ui-Uo)min≤Ui≤Uomin+(Ui-Uo)max(1.1)
式中,Uomax—最大输出电压;
Uomin—最小输出电压;
(Ui-Uo)min—稳压器的最小输入输出压差
(Ui-Uo)max—稳压器的最大输入输出压差。
可调式三端集成稳压器输出电压Uo满足:
Uo=1.25(1+
)
(2)电源变压器
通常根据变压器副边输出的功率P2来选购变压器。
由Vi=1.1-1.2V2可得到变压器副边的输出电压U2与稳压器输入电压Ui的关系为
U2
,在此范围内,U2越大,稳压器的压差越大,功耗也就越大,一般取副边电压:
U2
副边输出电流:
I2>Iomax
(3)整流二极管
整流二极管VD2的反向击穿电压Urm应满足:
Um>
U2
其额定工作电流应满足:
If>Iomax
(4)滤波电容
滤波电容C的容量可由下式计算:
C=
(1.7)
其中,△Ui—稳压器输入端纹波电压的峰峰值
t—电容C放电时间,t=
=0.01s
Ic—电容C放电电流,可取Ic=Iomax
滤波电容的耐压值应大于
U2。
(5)系统设计
稳定直流源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器,再通过整流网络,然后经过滤波网络最后经过稳压网络。
方案1.我们可以采用以桥式整理电路实现整流的目的,以大电容作为滤波电路,然后接负载。
但是这样做有以下不足之处,如负载的影响很大,电压不可调以及没有保护电路等一下列问题。
我们采用某些芯片,可以解决以上的问题。
方案2.以全波整流电路作为整流网络,以极性电容作为滤波网络,采用固定式三端集成稳压电路7805和7905设计制作连续可调的双极型直流稳压电源。
如下图所示,220V(幅值311V)50Hz市电经变压器220:
25输出两组独立的25V交流,经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳压块LM7805C与LM7905C作用得到±5V的直流输出。
稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成,如图1所示
图1直流电源系统方框图
电源变压器:
将电网提供的220V交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压。
多输出电源电路图:
2、放大器电路
放大器电路图:
3、窗口比较器电路
窗口比较器电路图:
4、单频蜂鸣器报警电路
单频蜂鸣器报警电路图:
5、双频蜂鸣器报警电路
双频蜂鸣器报警电路图:
由后级555单稳态触发器控制前级555单稳态触发器,从而使蜂鸣器可以发出两种不同的声响。
三、各个模块
1、电源电路
设计电源电路,是把220v50Hz的交流电压经整流、滤波、变压,转换为+5v、+12v以及-12v电压。
2、放大电路和窗口比较器电路
放大电路采用同相比例放大。
电压比较部分采用窗口比较器电路。
3、单频蜂鸣器报警电路
由于其只发出一种声音,则利用一个555定时器构成一个多谐振荡器。
4、双频蜂鸣器报警电路
设计理论:
555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路,并有两个比较器来检测电容器上的电压。
要求发出两种声音,则利用两个555定时器。
555集成电路是8脚封装,双列直插型。
其中6管脚称阈值端,是上比较器的输入;2管脚是触发端,是下比较器的输入;3管脚是输出端。
我设计的报警电路时由后级555单稳态触发器控制前级555单稳态触发器,从而使蜂鸣器可以发出两种不同的声响。
将第一个555定时器的3管脚接在第二个555定时器的5管脚,改变了5管脚的2/3的Vcc。
设计器材选择:
蜂鸣器、10μF电容、电阻若干、555定时器
四、综合电路
1、实验数据
将以上四大部分连接起来,测得如下数据:
放大器输入
放大器输出(窗口比较器输入)
窗口比较器输出之单频RST电压
窗口比较器输出之双频RST电压
单频蜂鸣器
双蜂鸣器
0.018V
1.840V
5.031V
-0.756V
响
不响
0.023V
3.308V
-0.754V
-0.756V
不响
不响
0.053V
6.629V
-0.754V
5.083V
不响
响
2、元器件清单
名称
数量
备注
变压器
1
220v——16v
桥式电路
1
LM7812
1
LM7912
1
LM7805
1
LM324
1
NE555
3
蜂鸣器
2
200Hz
电解电容
2
1000μF
电容
5
0.22μF
电容
2
10μF
电容
3
0.01μF
电阻
2
68KΩ
电阻
1
10KΩ
电阻
3
4.3KΩ
电阻
4
1KΩ
滑动
变阻器
4
50KΩ
滑动
变阻器
4
10KΩ
电源插头
1
导线
若干
绝缘胶布
若干
五、实验装调
1、装调的步骤与方法
本次课设四人一组,各尽其能,我们分了四个模块,有直流电源电路,放大电路,窗口比较器电路,单蜂鸣报警电路以及双蜂鸣报警电路。
我们先做了电源,经过安装调试后,接好了电源,用万用表测量从LM7812输出的电压值约为12V,从LM7805输出的电压值约为5V,从LM7912输出的电压值约为-12V后,这样直流电源就完成了,然后是放大电路,放大电路由我负责完成,我选用的是LM324,两个1k的电阻和两个100K的电阻,还有一个10k的滑动变阻器,最终组成了放大电路,经示万用表的测量,放大倍数约为100。
接下来完成的是窗口比较电路,窗口比较电路是由两个LM324组成的电路,然后就是单蜂鸣报警电路,控制电路是由一块NE555组成,最后就是双蜂鸣报警电路,控制电路的主要元器件是两块NE555。
将以上模块连接在一起就构成了所要求功能的温度报警电路。
2、出现故障及处理
(1)在连接直流电源时,整流电桥的正负方向出现错误,导致电路接入220V50Hz的电源时LM7912总是发烫,还有LM7912是1端口接地2端口接输入3端口接输出,正好和LM7812、LM7805不同,LM7805和LM7812都是1端口接输入2端口接地,最后更改了整流电桥以及LM7912的正负方向后电路的输出才正常了。
(2)在放大电路时,按照图纸连接好电路图后,调试时发现放大的倍数很小,就不是我们理论上所计算的数值,我们又改变了滑动变阻器的数值,是放大倍数接近100。
(3)在接单蜂鸣报警电路时和双蜂鸣报警电路时,由于我们给输入的电压值不是很稳定,所以导致当温度值大于30时,温度报警器的双蜂鸣报警器发出的声音为嘀嘀嘀……后来我们把NE555的输出端口接入示波器经过调整最终得到了稳定的方波,最后温度报警器的发生装置也就输出为正常的嘀嘟嘀嘟……声了。
六、心得和体会
电子技术综合课程设计是基于数模电的课程设计,是学习电子技术的一个重要环节。
本次课程设计棋的流程大体为:
课程设计动员大会、指导老师分配小组课设任务、各小组进行审题分析并设计电路,指导老师审图通过后领取元器件、试验测试调试、指导老师检验实验结果。
本次课程设计加深了我们对所学理论知识的理解,并能将其熟练应用,做到理论与实际相结合。
设计的过程中遇到过挫折和困难,当我们发现电路连接完却不能正常运行时大家都很沮丧,但我们又立刻振作起来,与别组同学进行了探讨。
课程设计时很累,但生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
同时我认为我们的工作是一个团队的方式进行的,团队需要个人,个人也离不开团队,必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致整项工作的失败。
实习中只有一个人知道原理是远远不够的,必须让每个人都知道,否则一个人的错误,就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
而这次实习也正好锻炼我们这一点,这也是非常宝贵的。
对我而言,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
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,都受益匪浅,今后的制作应该更轻松,自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
对于我来说,收获最大的是自己主动去解决问题,并在试验中总结解决方法,学会去分析问题出现的原因,以及应该从哪个部分去解决,但无法出现正确结果是,需耐心的检查电路,因为大多数出问题都是因为一两根线没接或接错的问题。
本次试验能够成功也冲更体现了我们团队的协作能力,大家都很积极的参与,这减少了不必要的错误,同时加快了设计完成的时间,同样要感谢老师的指导和帮助,是我们能顺利完成课程设计。
总体来说,通过这次课程设计学习,让我对各种电路都有了大概的了解,也学会了常用绘图软件的使用,在平时的理论学习中遇到的问题都一一解决,加深了我对专业的了解,培养了我对学习的兴趣,为以后的学习打下了好的开端,我受益匪浅。
同时,让我明白:
这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解,才会有收获,所谓“一行胜千言”果然不假。
七、致谢
感谢陕西理工学院给我们提供了这次实践的机会。
本次课程设计终于顺利完成了。
设计前,老师耐心的带领大家分析了本设计的设计思路。
在设计的过程中,我们也遇到了不少问题。
在组员认真的讨论以及与其他做本设计的同学的探讨下,我们将问题逐一化解。
老师务实严谨、平易近人,耐心地指导我们做课设分析等。
在此感谢老师的指导,也感谢其他各组同学的无私帮助。
八、附录
1、元器件管脚图及简介
LM324管脚图
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列,它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用上图左所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见下图。
CB555管脚图
1——地GND
2——触发
3——输出
4——复位
5——控制电压
6——门限(阈值)
7——放电
8——电源电压Vcc
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作,7555可在3~18V工作,输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3,A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器A2的输出为1,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则A1的输出为1,A2的输出为0,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
LM7805、LM7812、LM7912管脚图
将正面对着自己,管脚在下,圆孔端在上,左中右三却分别是123脚。
它们的1、2脚是电压输入端,1接电源正,2接地。
它们的2、3脚为电压输出端,3接电源输出,2接地。
LM7912,输入端接12-14VDC即可,输出的是-12VDC
LM7812输入端接12-14VDC,输出的是12VDC
LM7805输入端接6VDC,输出的是5VDC。
二输入端四与非门7400
引出端符号:
1A-4A,1B-4B输入端
1Y-4Y输出
2、参考文献
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2.章忠全主编电子技术基础实验与课程设计第一版
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中国电力出版社1997
3.华中理工大学电子教研室编康华光主编;电子技术基础(数字部分)
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4.清华大学电子学教研室编,余孟尝主编,数字电子技术基础简明教程第二版
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高等教育出版社,1999
5.西安交通大学电子学教研室编何金茂主编电子技术基础实验。
第二版
北京:
高等教育出版社1991
6.长安大学信息工程学院电工及电子技术试验中心编。
电子及电子技术试验2003,第一版
7.西安电子科技大学出版社江晓安杨有瑾陈生潭编计算机电路技术—电路与模拟电路
8.何碧华.数字电子技术实验指导书.电工电子实验指导中心,2009.
9.阎石.数字电子技术基础.五版.北京:
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10<<集成电路音响放大器>>徐治邦编著新时代出版社1984.1
11〈〈模拟电子技术基础>>主编:
童诗白华成英高等教育出版社2000.3
12〈〈基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真〉〉周润景张丽娜编著
北京航空航天大学出版社2006.05.01
13〈〈实用电路300例〉〉武义伟汪河编著电子工业出版社1983.9
14〈〈实用电路手册〉〉杨宝清编著机械工业出版社1985.6
15〈〈高稳定度电源〉〉倪本来编著人民邮电出版社1982.12
16〈〈模拟集成电路设计〉〉(加)DavidA.Johns&KenMartin著
(曾朝阳赵阳方顺等译)机械工业出版社2005.11
17〈〈新编线性直流稳压电源〉〉王增福李昶魏永明编著电子工业出版社2004.11
方案一
方案二