直流稳压电源与RC震荡电路的设计与调试

西安科技大学模电综合设计实验报告题目：直流稳压电源与RC震荡电路的设计专业：电子信息工程班级：1101学生姓名：魏鹏飞学号：1107050133设计日期：2010-07-2一、课程设计目的1.将电子技术基础理论与实际操作有机地联系起来，加深学生对所学理论的理解，全面的巩固和应用“模拟电子技术”中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握电子设计的全过程；2．正确分析元件、标准集成电路芯片，并通过模拟电路实现特定的功能；3.培养和提高学生的实验能力、实际操作能力、独立分析问题和解决问题的能力，以及创新思维和理论联系实际的能力；4.培养书写综合设计实验报告的能力。二、设计任务和要求1.设计任务集成直流稳压电源，满足：（1）输入电压为15V时，输出电流为2A；（2）输出纹波电压小于5mv，稳定系数小于0.005，输出内阻小于0.1欧姆；（3）加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。RC桥式正弦波振荡器（1）设计一个RC桥式正弦波振荡器。（2）用设计的电源供电，使输出正弦波电压5V，并要求连续可调。（3）输出频率为100Hz——10KHz。2.设计要求集成直流稳压电源（1）电源变压器只做理论设计；（2）合理选择集成稳压器及扩流三极管；（3）保护电路拟采用限流型；（4）完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图；（5）撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书RC桥式正弦波振荡器（1）完成电路的理论设计，安装调试，绘制电路图。（2）合理选择运算放大器和电阻及电容。（3）调试设计电路，撰写设计报告。三、设计原理与分析1.直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。各部分的作用：（1）电源变压器电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。（2）整流滤波电路整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压U0。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。（3）三端集成稳压器常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。三端固定输出集成稳压器，它有三个端子，输入端，输出端和公共端，其输出电压是固定的。它将稳压电路制成了集成稳压器件，具有体积小，外围电路简单，工作性能可靠，通用性强和使用方法简单等优点。本电路选用的是LM7812CT三端稳压器和LM7912CT三端稳压器，它们的输出电压分别为+12V和-12V电压。一般输入要比输出电压高3V—5V，以保证集成稳压器工作在线性区域，实现良好的稳压作用。但输入电压又不能太高，否则集成三端稳压器上压降太大，发热严重。2.RC桥式正弦波振荡器的原理RC桥式振荡器的设计图1.RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成正反馈电路，决定振荡频率0f、3R、4R形成负反馈回路，决定起振的幅值条件。该电路的振荡频率0f=RC21（1）起振幅值条件3134RRAv（2）2.电路参数确定（1）确定R、C值根据设计所要求的振荡频率0f，先确定RC之积，即021fRC为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻iR和输出电阻oR的影响，应使R满足下列关系式：iRRoR一般iR约为几百千欧以上，而oR仅为几百欧以下，初步选定R之后，算出电容C的值，然后再算出R取值能否满足振荡频率的要求（2）确定3R、4R电阻3R和4R应由起振的幅值条件来确定，由式（2）可知4R≥23R通常取4R=（2.1~2.5）3R，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。四．设计步骤1．电路图设计（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。2．电路安装、调试（1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。五、设计过程1.方案设计总思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给振荡器。2.选择器件选桥式整流二极管：均选为1N4007GP的二极管。选滤波电容：选择470uF和0.01uF的电容。4.总原理图六、实验数据实际输出频率0f:8.409KHZ电源电压:17.36V整流电压：15.68V输出直流电压:11.8V纹波电压:0.3mV滤波电压:24.8V反馈系数:0.21内阻：0.35七、课程设计心得体会作为一名电子信息工程专业的学生，我觉得这次课程设计十分有意义。在已度过的两年大学生活里，我们大多数时间在学习理论知识，如何去面对现实中的各种设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？这次设计为我们提供了良好的实践平台。在实验过程中，我按照电路图连好了电路。仔细检查了电路，接通了电源，但是并没有出现我想要的结果。我的自信受到了严重的打击，一遍又一遍的检查了连线，并没有找到错误的地方，最后没办法，我只能将连好的电路完全拆掉，重新再连一次。然而，重新连了一次，我还是没有获得正确的结果，我很失望，马上就到检查的时间了，我晚上将电路板带回宿舍开始了第三次焊接电路，这一次的我格外小心，每一步都非常谨慎。终于，在锲而不舍的努力下，我们完成了本次实验的内容，做出了实验所需要的数据。通过这次设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。在每次的课程设计中,遇到问题，最好的办法就是请教别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，在理论课程学习的基础上，通过实验的方式更加直观的体现了理论依据。学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作铺展了道路。实验成功以及获得实验数据时，那种愉悦的心情无法用言语表达，看到自己的付出终于有了收获，苦尽甘来，是任何惊喜都带不来的感动。我一直相信一份耕耘，一份收获，只有付出才有获得回报，能够尽自己最大的努力做好一件事，是最有意义的，尽管付出的过程可能很辛苦，但美好的结局是对自己价值的肯定。阳光总在风雨后，即使失败，锲而不舍，总会成功，很感谢这次实验，让我学到那么多东西。