直流稳压电源设计

题目：集成直流稳压电源1摘要摘要：本设计主要由直流稳压电源、波形发生器和频率计数、译码、显示电路三部分组成。应用Multisim软件进行仿真，获得仿真结果。通过电路焊接、调试、测试，完成了题目所要求的功能。系统测试结果接近题目所要求的结果，误差在允许范围内，性能良好。实验必须牢固掌握555芯片、LM7812、LM7912、LM7805、324芯片、4511芯片和4518芯片的使用方法，该实验的难点在于正弦波发生电路的设计与焊接。关键词：集成稳压器；LM324运算放大器；555定时器；4511芯片；4518芯片；LED数码管；集成直流稳压电源；波形发生电路；频率计数、译码、显示电路。Abstract：MainlybythedesignofDCregulatedpowersupply,awaveformgeneratorandfrequencycounting,decoding,displaycircuitcomposedofthreeparts.ApplicationofMultisimsoftwaresimulation,thesimulationresultsobtained.Throughthecircuitwelding,debugging,testing,completedthetopicrequiredfunctions.Thetestresultisclosetotherequirementsofthesystem,theerroriswithintheallowablerange,goodperformance.Experimentalusemusthaveafirmgraspofthe555chip,LM7812,LM7912,LM7805,the324chip,the4511chipandthe4518chip,theexperimentisthedifficultyandweldingdesignofsinewavegeneratingcircuit.Keywords：Integratedvoltageregulator;LM324operationalamplifier;555timerchipchip;4511;4518;LEDdigitaltube;integratedDCregulatedpowersupply;waveformgenerationcircuit;frequencycounting,decoding,displaycircuit.目录1引言····································································31.1集成直流稳压电源设计··················································31.2波形发生器设计························································31.3频率计数、译码、显示电路设计·········································32总体方案论证与设计······················································52.1直流稳压电源的设计流程················································52.2波形发生器的设计流程··················································52.3频率计数、译码、显示电路设计流程······································53电路设计与分析·························································53.1直流稳压电源························································53.2信号产生与处理电路设计··············································93.3频率计数、译码、显示电路设计········································134系统实现与测试·······················································134.1系统实现方法························································134.2系统测试····························································144.3测试结果分析························································1525关键技术与难点·······················································185.1集成直流稳压电源设计实验关键技术与难点·······························185.2波形发生器设计实验关键技术与难点······································185.3频率计数、译码、显示电路设计实验关键技术与难点·······················186总结···································································19附录·····································································191引言1.1集成直流稳压电源设计设计一个能输出多路的直流稳定电源，满足后续课程设计、电路供电的要求。参考示意图如下所示(基本功能)。1.1.1基本功能及主要技术指标（1）同时输出三路电压/电流：＋5V/1A、±12V/0.2A；（2）输出纹波电压小于10mV（最好Vopp≤5mV），稳压系数小于5×10-3；（3）具有电源通电输出指示，具有有过流、过压、过热保护功能。1.1.2发挥扩展功能（1）输出一路连续可调电压：＋1.25V～＋10V，Iomax≥500mA；（2）扩展输出电流，＋5V工作电流2A，＋12V工作电流2A；（3）输出电压数字显示(3位半数字显示，基本量程0V～19.99V)。变压AC220V50Hz5V/1A12V/0.2A-12V/0.2A整流滤波稳压(器)LM7805LM7812LM791231.2波形发生器设计该题目实现采用一片555芯片和一片通用四运放324芯片，设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路。设计制作要求如下：同时四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。四种波形的频率关系为1:1:1:3（3次谐波）；脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ。输出频率范围为8KHz—10KHz，输出电压幅度峰峰值为1V；正弦波Ⅱ输出频率范围为24KHz——30KHz，输出电压幅度峰峰值为9V。脉冲波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真（使用示波器测量时）。频率误差不大于10%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。脉冲波占空比可调整。电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。要求预留脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源的测试端子。每通道输出的负载电阻600欧姆应标清楚、至于明显位置，便于检查。注意：只能使用一片555和324芯片，不能使用其它任何器件或芯片。1.3频率计数、译码、显示电路设计该电路的功能是读出脉搏数，以十进制数形式用数码管显示出来。因为人的脉搏数最高是150次/min，所以采用3位十进制计数器即可。该电路用双BCD同步十进制计数器CC4518构成3位十进制加法计数器，用CC4511BCD-七段译码器译码。2总体方案论证与设计2.1直流稳压电源的设计流程2.2波形发生器的设计流程42.3频率计数、译码、显示电路设计流程交流市电经电源变压器降压，经过整流电路将交流电变成直流电，用滤波电路滤除脉动直流电压中的交流成分，最后采用稳压电路进行稳压。3电路设计与分析3.1直流稳压电源降压电路和降压结果整流电路和整流结果滤波、稳压电路和滤波、稳压结果5完整电路结果分析6如图，输出纹波电压小于5mV如图，得到±12V电压如图，得到+5V电压3.2信号产生与处理电路设计脉冲波、锯齿波发生电路和仿真结果71次谐波发生电路和仿真结果3次谐波发生电路和仿真结果综合电路图83.3频率计数、译码、显示电路设计仿真电路图4系统实现与测试4.1系统实现方法4.1.3硬件电路板实物图(1)集成直流稳压电源电路板实物图9(2)波形发生器电路板实物图及实验结果(3)频率计数、译码、显示电路电路板实物图及实验结果4.2系统测试104.3测试结果分析）4.3.1集成直流稳压电源测试结果分析实验一测试结果测试项目测试结果—12V电压输出接口负11.9V12V电压输出接口12.2V5V电压输出接口4.9V—12V电压输出接口输出纹波电压2.1mV12V电压输出接口输出纹波电压1.4mV5V电压输出接口输出纹波电压1.1mV测试结果分析：输出结果基本符合题目要求，输出纹波电压均小于5mV，在每个电源输出接口接发光二极管作为电源通电输出指示，发光二极管能正常工作。4.3.2波形发生器测试结果分析11实验二测试结果测试项目测试结果锯齿波幅度600mV脉冲波幅度12v一次谐波幅度（峰峰值）400mV一次谐波频率100Hz三次谐波幅度（峰峰值）2.8V三次谐波频率32Hz测试结果分析：锯齿波幅度偏小，可增大输出电阻的数值从而增大锯齿波的幅度；脉冲波幅度偏大，可以使用电阻的分压特性降低脉冲波的幅度；一次谐波和三次谐波的频率关系符合题目要求，只不过三次谐波的波形存在一定的误差。4.3.3频率计数、译码、显示电路测试结果分析本实验通过三个LED数码管显示脉冲的个数，实验结果符合仿真结果。5关键技术与难点5.1集成直流稳压电源设计实验关键技术与难点该实验的关键技术是整流电路的构建和输出指示电路的构建。整流电路使用电桥进行构建，如果没有电桥，可以使用四个二极管进行构建；指示电路利用发光二极管的单向导电性进行构建。该实验的难点是调节输出电压的纹波电压的大小，许多次输出电压的值符合题目要求，但是输出的纹波电压偏大，必须对电路中的元件进行调节从而改变输出纹波电压的大小。5.2波形发生器设计实验关键技术与难点该实验的关键技术是555芯片和324芯片的使用，使用555芯片主要是输出锯齿波和脉冲波，使用324芯片主要是输出两种不同的正弦波。该实验的难点主要是设计调节脉冲波占空比的电路和输出两种不同正弦波的电路。我在本实验中设计了两个滑动变阻器，通过调节滑动变阻器的阻值来改变脉冲波的占空比；得到正弦波的波形不是很难，难点是调节出一次谐波和三次谐波，尤其是在调节三次谐波时花费了很长时间。5.3频率计数、译码、显示电路设计实验关键技术与难点该实验的关键是要充分掌握4511芯片、4518芯片及LED数码管的使用，重点要注意4511芯片和4518芯片各个引脚所表示的含义。该实验的难点是LED数码管的使用和4511芯片、4518芯片输入电压的数值的调节。我在本实验中用的是7段共阳极的数码管，在接每个发光数码管的引脚时不能直接接高电平，需要接入一个50欧的电阻；4511芯片、4518芯片输入电压不能过大（在本实验中接5V电压），否则会烧坏电路。6总结本学期的电子线路实验应该说是对大学两年多来所学知识的一个总结，通过这一学期的实验，我发现我身上还存在许多不足：首先，对基础知识的掌握不牢靠。以前学习数电、模电、信号与系统只