电子课程设计.docx

1、电子课程设计课程设计 班级：姓名：学号：指导教师：设计题目一：关于直流稳压电源的设计和测试一、实验目的1.了解集成稳压器的特性和使用方法。2.掌握集成稳压器主要性能指标的测试方法。3.学会集成稳压器的设计方法。二、实验仪器及器件序号名 称型号/规格数 量1面包板BDCL1块2数字式万用表UT581块3数字存储示波器TDS 10021台4三端集成稳压器LM317 1只5变压器 (实验室提供)220V/12V21只6整流二极管1N40079只7电容器470F，100F，0.01F各2只8电位器1K ，5K各1只 9负载电阻100/2W2只 10三极管TIP411只11电阻器120， 150 ，22

2、0， 360 ，560各一只12*稳压二极管1.25V1只三、实验原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。 （a）稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 1电源变压器 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率副边功率效率0.60.70.80.85 因此，当算出了副边功率后，就可

3、以根据上表算出原边功率。2整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为： 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 流过每只二极管的平均电流为： 其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。 3稳压电路由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，

4、为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。固定电压输出稳压器常见的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79（LM79）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。

5、型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。稳压器使用时，要求输入电压UI与输出电压Uo的电压差UI - Uo 2V。稳压器的静态电流Io = 8mA。当Uo = 5 18V时，UI的最大值UImax= 35V；当Uo=18 24V时，UI的最大值UImax = 40V。它们的引脚功能及组成的典型稳压电路见附录图A所示。 （2）可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317系列（LM317）三端稳压器；有输出负电压的CW337系列（LM337）三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入

6、端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.2 37V，最大输出电流Iomax =1.5A。输入电压与输出电压差的允许范围为：UI -Uo = 3 40V。LM317是三端浮动稳压器，工作时LM317建立并保持输出与调节端之间1.25V的标称参考电压（Vref）这一参考电压由R1（见图2）转换编程电流(IPROG)，该恒定电流经R2到地。稳压输出电压由下式给出：Vout=Vref(1+R2/R1)+IAdjR2因为调节端的电流（IAdj）小于100A才能保持恒定。为达到这一点，所以静态工作电流都返回到输出端。这样需要最小负载电流，如果负载电流小于最小值，输出电压会上升。因为LM31

7、7是浮动稳压器，所以只有电路两端电压差对性能是重要的，工作在对地呈高电压也就成为可能。图2四、基础实验內容1电源变压器参数测量 图2所示220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。实验室给定变压器参数测量：记录测量结果2整流和滤波电路的参数测量（以图3为例）在稳压电源中，一般用四个整流二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压V1。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压V1中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压VI。改变电容观测和测量V1。计算整流系数K=V1/u2(V1直流 u2 交流有效值),记录相应的结果（测量时变压器副边接-）

8、图3 3三端稳压器各项性能指标的测试（以图4为例）稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的电压输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。 (1)输出电压与最大输出电流的测试（以LM317为例）,测量时以5V为准。测试电路如图所示。一般情况下，稳压器正常工作时，其输出取Io=0.1A，可算出RL=100，工作时RL上消耗的功率为：PL=UoIo=50.1=0.5w 故RL取额定功率为1W，阻值为100。测试Iomax时，估计最多电流的测试会受变压器输出功率的限制，

9、（大功率负载在大电流的情况下，受温度影响，负载电阻值会发生变化）。改用三极管Q1和电位器RV2组成的电流负载，直到Vo的值下降5%，此时流经RL的电流就是Iomax，记下Iomax后，要马上调大RL的值，以减小稳压器的功耗。记录测量结果。注意输出负载的调节，用两块数字万用表监视调试，当电压下降5%时，记下此时的电压和电流（Iomax）,马上改变Rv使输出电压回到5V.图4 (2).电压调节范围的测量调节电位器RV1，分别测量Vomin 和Vomax的值，验证Vo=1.25（1Rw/R1）记录测量的结果。(3).稳压系数的测量(调节输出电压为5V时) 按图所示连接电路， 在u1=220V时，测出

10、稳压电源的输出电压Vo，应改变电源电压上升和下降10%，分别测量稳压电源的输出电压VO，RL=100。在实验室调节交流不太方便时,可采用变压器的次级变换的方法,如脚电压为18V,测量一次,记下VO1.再更换到脚测量一次VO2, 记录测量的结果。则稳压系数为：SV=(VO/VO)/(u1/u1) (4).输出内阻的测量(调节输出电压为5V时)通过表格3的数据可以计算出输出内阻,则输出电阻为：R0=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2。(5).纹波电压的测量(调节输出电压为5V时)用示波器观察Vo的纹波峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Vop-p的

11、值（约几mV）。设计题目二：跑马灯一设计要求及指标要求1.1 设计要求（1）、根据技术指标要求确定电路形式，分析工作原理，计算元件参数。（2）、列出所用元器件清单并购买。（3）、安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。（4）、记录实验结果。（5）、撰写设计报告。1.2 指标要求（1）实现8灯循环点亮。（2）间隔时间可调。（3）广告灯的样式自定。二设计过程 2.1 题目分析 我们设计的跑马灯实际上是主要使用一个74LS161，一个74LS138，一个74LS20和一个78L05这四个芯片对8个LED进行控制，产生循环控制的效果。形成一个流水似的广告灯。2.2 整体构思拟定系统方案框图，画出系统框

12、图中每框的名称、信号的流向，各框图间的接口，使用protel99电路设计软件画出原理图，再生成网络表和PCB板。对照原理图进行统计要使用的元器件后，在电子市场购买所需要的电子元器件。最后在指导老师的辅导下在实验室进行下一步工作。2.3具体实现我们需要使用碳粉打印机把我们设计的原理图打印出来，不过要注意必须要使用不干胶纸的光滑面进行打印。因为我们要使用热转印的方法对原理图进行转移在覆铜板上。我们将原理图转移在覆铜板上后，再使用氯化铁（Fecl3）溶液进行腐蚀，这个过程大约要十几分钟。腐蚀好覆铜板后，先用清水冲洗掉残留的溶液，再用香蕉水擦洗掉覆在铜板上的碳粉，最后我们再清洗一下覆铜板。接下来我们就

13、该进行打孔，根据原理图和实际元器件管脚的大小，选择适当的针对焊盘进行打孔，这样我们的PCB板就做好了。最后我们进行焊接，对照原理图进行元器件插接，插接好元器件后再进行焊接。焊接好后进行测试和调试。三元件说明 3.1 元件说明74LS2074LS20芯片的功能很简单，就是包含两个4输入与非门，内含两组4与非门 第一组：1,2,4,5输入6输出。 第2组：9,10,12,13输入8输出。74LS20功能表A B C D Y1 1 1 1 00 X X X 1X 0 X X 1 X X 0 X 1X X X 0 1 74LS20测试:只要通过对输入1111,0111,1011,1101,1110五项

14、进行检测就可判断其逻辑功能是否正常。74LS16174LS161型四位同步二进制可预置计数器的外引线排列图及其逻辑符号，其中是直接清零端，是预置数控制端，A3A2A1A0是预置数据输入端，EP和ET是计数控端,是计数输出端，RCO是进位输出端。74LS161型计数器的功能表如表 (a) 外引线排列图 (b) 逻辑符号 74LS161型四位同步二进制计数器74LS161型四位同步二进制计数器的功能表清0预置控制时钟预置数据输入输出EPETCPA3A2A1A00000010d3d2d1d0d3d2d1d0110保持1101111计数由表可知，74LS161具有以下功能。 由表可知，74LS161具

15、有以下功能。 异步清零。=0时，计数器输出被直接清零，与其他输入端的状态无关。 同步并行预置数。在=1条件下，当=0且有时钟脉冲CP的上升沿作用时，A3、A2、A1、A0输入端的数据 d3、d2 、d1、d0将分别被所接收。 保持。在=1条件下，当ETEP=0，不管有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变。需要说明的是，当EP=0，ET=1时，进位输出RCO也保持不变；而当ET=0时，不管EP状态如何，进位输出RCO=0。 计数。当=EP=ET=1时，74ls161处于计数状态。74LS13874LS1383线8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式

16、，其工作原理如下：当一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1)和/(E2)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反 相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。桥式整流器简介：桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。 简易电路图原理：桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。 半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。

17、桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。 桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步。78L0578L05是一种固定电压(5V)三端集成稳压器,其适用于很多应用场合.象牵涉到单点稳压场合需要限制噪声和解决分布问题的在-卡调节.此外它们还可以和其它功率转移器件一起构成大电流的稳压电源,如可驱动输出电流高达100毫安的稳压器.78L05特性:* 三-端稳压器* 输出电流可达到100mA* 无需外接元件* 内部热过载

18、保护* 内部短路电流限制 四检查过程4.1检查过程将焊接好的PCB板进行检查，利用数字万用表对各个电路进行测试，看是否有焊接短路的地方，检查是否覆铜板上的线路有断路的地方。看各个元件的安放是否美观，查看发光二极管是否是发光，是否出现有虚焊的情况。4.2遇到问题及解决措施如果发现二极管没有亮，就用数字万用表检查电路是否是通路。看看PCB板上是否有短路和断路地方，如果有就修整错误的地方。如果没有，则检查发光二极管是否已坏，如坏，则更换二极管。 附录一：跑马灯元件清单序列名称型号或规格数量1译码器74ls13812双4输入与非门74ls2013同步计数器74ls16114三端集成稳压器78l0515

19、桥式整流2W10V16单刀双置开关27变压器6V3W18覆铜板9*15cm19发光二极管1010电阻1K1011电容0.1u212电解电容470uf113插头1附录二：跑马灯电路原理图五心得体会通过本次的课程设计，使我受益匪浅，感触良深，认识到电子课程设计的重要性，作为电子专业的学生必须要有动手的习惯。只有在理论知识和实际操作相结合下才能够学好电子技术专业。通过自己动手制做学到了很多课本上学不到的东西，使我认识到动手的重要性和必要性。只有通过自己亲力亲为的去解决问题，才能体会到成功时的那份收获的喜悦，从这次课程设计中，我深切的体会自己动手创造出来的劳动成果才是可贵的，不仅如此，在参与动手的过程中更是有很多意想不到的收获。作为一名大学生，我们不应该仅仅学习理论知识，还要注重实践，只有理论结合实践才能够学习好知识。作为当代大学生，我们肩负着建设祖国未来的使命，我们就应该打起精神来好好学习，只有学好了知识才能够更好的建设祖国。在以后的学习过程中我会更加的努力！