37电子线路课程设计报告094490

电子线路课程设计报告学院__计算机与信息工程学院姓名_______王力班级_____09自动化2班学号_____20094490设计题目__可调电压源于可调电流源指导老师_______桂玲日期：2011年06月16日-1-目录一．题目…………………………………3二．任务…………………………………3三．要求…………………………………3四．设计摘要及整体方框图………………3五．单元单路设计及原理分析……………6六．整体电路原理图………………………16七．原件表…………………………………18八．PCB板制作……………………………18九．焊接与调试……………………………18十．体会…………………………………20-2-一、题目可调电压源于可调电流源二、任务实践部分：1.画电路图2.查阅主要器件（LM317，发光二极管，三级管，7805的技术资料。3.辨认套件中所有电子器件以及印刷电路板。4.焊接。其中四根导线的一端分别接在符号R的两端和符号C的两端，另一端悬空。5.测试：在M1，N1端没有外界电阻时，可调电压源的输出电压是最高的，理论值为12V。在M2,N2端没有外界电阻时，可调电流源的输出电流时最小的，理论值是1mA。四根导线的一端分别接在M1,N1,M2,N2端。测试电压源时，将M1,N1的导线的另一端分别连接到电阻模块的不同插口，用以调节电压源输出电压。测试电流源时，将M2,N2的导线的另一端分别连接到电阻模块的不同插口，用以调节电流源输出电流。分别测试各状态下的电压源的输出电压和电流源的输出电流，将测量数据用表格形式记录下来。6.分析故障和排除故障，并将分析和排除过程记录下来。理论部分：1.要求可调电压源的输出电压为3.8V—10.2V，重新设计可调电压源电路，并画出电路原理图。2.要求可调电流源的输出电流为2mA—64mA，重新设计可调电流源电路。并画出电路原理图。报告部分：1.课程设计题目，时间，地点，指导老师。2.课程设计目的。3.电路工作原理。4.参数确定与计算过程。5.测试数据表格。6.数据处理与说明。7.故障处理过程与体会。8.器件清单与电路原理图。三、要求1.作品整齐与美观。2.测试数据方法与结果正确。3.会辨认元器件及对元器件特性掌握。4.掌握理论计算方法与原理。5.报告内容真实，全面，认真。四、设计摘要及整体方框图电源是电路中必不可少的电路器件，是给电路提供电能的单元电路。在电子-3-电路中，所需要的电源主要是直流电源：直流稳压源（主要反映稳压源器件的参数有：额定输出电压值，额定输出功率，电源效率，纹波抑制系数，输出电压稳定系数等等），若输出电压可调称谓可调直流稳压源，稳压电路主要有变压，整流，滤波，稳压以及输出电压调节电路五部分组成，常用的直流稳压电源主要优点是电路结构简单，调节方便，缺点是效率低，开关直流稳压电源优点是电源效率高，缺点是电路结构复杂成本较高。直流电流源（主要参数有输出电流，额定输出功率，等等），输出电流可调的称谓可调电流源，电流源电路主要由电压转化成电流的电路构成。设计思想：固定输出端（2）到调整端（1）的电阻Ra=R1//R2,则LM317从-4-输出端（2）流到调整端（1）Ra的电流不变，而调整端（1）到地GND的等效电阻Rb（R3//端子M1和N1之间外接电阻）可调（通过改变端子M1和N1之间外接电阻阻值的大小），由于通过调整端（1）到地GND的等效电阻的电流也不变，所以调整端（1）到地GND的电压随着调整端（1）到地GND的电阻的变化而变化，使得输出端电压变化。RbRaU25.125.10①其中Ra是输出端（2）到调整端（1）的电阻R1//R2。Rb是调整端（1）到地GND的等效电阻。下面确定电阻Rb的最小值Rbmin和最大值Rbmax与电阻Ra的关系。当电阻Rb取最小值Rbmin时，输出电压最低为3.8V，因此，关系式min25.125.10RbRaU成立，得Rbmin=1K②当电阻Rb取最大值Rbmax时，输出电压最高为10.20V，因此，关系式max25.125.120.10RbRa成立，得RaRaRaRb16.795.8max③当取Rbmax=3.3K时，Ra=460Ω（可用470Ω并20K得到）。当然也可以用其他组合，只要注意到Ra的电阻值不要取的过大（一般不要大于500Ω），过大时，工作电流过小，调整端的电流就不能忽略不计了，前面的计算方法也就不再正确，当然也不要取得太小（一般不要小于100Ω）太小时工作电流太大，造成不必要的功率浪费。电流源供电电压+VCC的确定：因最高的集电极电压为12V，为保证电路正常工作，不能让三极管计入饱和工作状态，需要b—c间电压高于1V，再考虑到发光二极管的导通电压约为2V，因此+VCC+15V,取+16V。发射极负载电阻Re的计算：发射极负载电阻Re的等效电阻由电阻R4和M2端，N2端外并电阻决定。当发射极电流（即输出电流，后相同，不再提示）等于电阻R4的电流，此时电流最小，R4的电流应为1mA。此时外并电阻为无穷大。)(241.147.08.140mARRRVebVDI得R4=550Ω,取R=560Ω。当R4外并电阻R是，发射极负载等效电阻减少，发射极电流增大，当外并电阻最小时，发射极电流最大。最大电流为64mA。流过外并电阻R的电流为63mA。即63=R1.1得R=17.46Ω，取R=18Ω及外接电阻最小为18Ω.发光二极管限流电阻R5的确定，为了保证可调电流源能正常工作，发光二极管必须正常的导通，让二极管导通电流在5mA—10mA，当电流源具有最大输出电流时，三极管基极电流最大，按最小β值计算，三极管基极电流最大有可能达到100/64=1.57mA，因此二级管电流最小为6.57mA，因此发光二极管限流电阻最大值-5-R5=（16-2）/6.57=2.13K，可取R5=2K。五、单元单路设计及原理分析（一）以LM317为核心器件构成的输出电压可调的直流稳压电源的设计与电路参数的计算：◆三端稳压器LM317简介集成三端稳压器LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。1.LM317的输出电压范围是1.2V至37V,负载电流最大为1.5A.它的使用非常简单,仅需两个外接电阻来设置输出电压.此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。2.LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常LM317不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM317输入端的连线超过6英寸(约15厘米)。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。3.LM317能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。4.特性简介：可调整输出电压低到1.2V。保证1.5A输出电流。典型线性调整率0.01%。典型负载调整率0.1%。80dB纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。调整管安全工作区保护。标准三端晶体管封装。5.LM317工作原理：LM317的输入最高电压为30多伏，输出电压1.5----32V...电流1.5A...不过在用的时候要注意功耗问题...注意散热问题。LM317有三个引脚.一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载,电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于地.输入和输出引脚对地要接滤波电容。-6-1、2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1，D2用于保护LM317。Uo=(1+R2/R1)*1.25317系列稳压块的型号很多：例如LM317HVH、W317L等。电子爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源（其电路的基本形式如下图所示）。稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1.25V—45V），所以R2/R1的比值范围只能是0—28.6。其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流值:1.5mA——5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源时（如图所示），没有注意317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。使317稳压块稳定工作的措施是保证：a.Vo/（R1＋R2）≥1.5mA——5ma，b.R2/R1的比值范围0—28.6。不稳定的直流电压Ui从三端稳压器LM317的输入端（3）输入。输入电压低于40V，但需要比最高输出电压搞出3V以上。本电路设计最高输出电压为12V，则笨电路输入的电压高于15V（本电路取16V左右）。可调的-7-稳定直流电压U0从三端稳压器LM317的输出点（2）输出，可调电压源电压大小由端子M1和N1之间外并的电阻确定。可调电压源额定输出电流大小由三端稳压器LM317决定，当三段稳压器装上散热片后，额定输出电流为1.5A。本可调电压源设计指标：输出电压可调：1.25V—12.00V；额定输出电流：1A，额定输出电流的含义是，电路在正常工作的条件下，能够输出的最大电流。因为当输出电压恒定时，输出的电流随着负载的变化而变化，负载电阻越小时，输出电流越大，所以要注意负载电阻不能取得太大，需要根据额定电流（或额定功率）进行计算。三端稳压器LM317的输出端（2）到调整端（1）的电压恒定为1.25V，三端稳压器LM317的调整端（1）的电流小于50uA，当控制电路工作电流比50uA大的多时，这个电流可以忽略不计，即认为调整端（1）虚短路。本实验设计控制电路工作电流为5mA左右，比50uA电流大的多，（100倍）因此调整端（1）的电流完全可以忽略不计。这样从三端稳压器LM317的输出端（2）流到调整端（1）的电流与从调整端（1）流到地GND的电流相同。设计思想：固定输出端（2）到调整端（1）的电阻Ra=R1//R2,则LM317从输出端（2）流到调整端（1）Ra的电流不变，而调整端（1）到地GND的等效电阻Rb（R3//端子M1和N1之间外接电阻）可调（通过改变端子M1和N1之间外接电阻阻值的大小），由于通过调整端（1）到地GND的等效电阻的电流也不变，所以调整端（1）到地GND的电压随着调整端（1）到地GND的电阻的变化而变化，使得输出端电压变化。RbRaU25.125.10①其中Ra是输出端（2）到调整端（1）的电阻R1//R2。Rb是调整端（1）到地GND的等效电阻。下面确定电阻Rb的最小值Rbmin和最大值Rbmax与电阻Ra的关系。当电阻Rb取最小值Rbmin时，输出电压最低为1.25V，因此，关系式min25.125.10RbRaU成立，得Rbmin=0②当电阻Rb取最大值Rbmax时，输出电压最高为12.00V，因此，关系式max25.125.100.12RbRa成立，得RaRaRaRb6.875.10max③当取Rbmax=3K时，Ra=349Ω（可用360Ω并10K得到）。当然也可以用其他组合，只要注意到Ra的电阻值不要取的过大（一般不要大于500Ω），过大时，工作电流过小，调整端的电流就不能忽略不计了，前面的计算方法也就不再正确，当然也不要取得太小（一般不要小于100Ω）太小时工作电流太大，造成不必要的功率浪费。（二）可调电流源电路工作原