數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電源2010-課設.doc

目 錄1 選題背景211 指導思想212 方案論證213基本設計任務214 發(fā)揮設計任務315電路特點32 電路設計32.1 總體方框圖32.2 工作原理43 各主要電路及部件工作原理43.1 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路43.2 NE5532 NE5534簡要說43.3 DAC0832簡要說明53.4 74LS192簡要說明64 原理總圖75 元器件清單76 調試過程76.1 通電前檢查76.2 數(shù)電部分調試86.3 模電部分87 小結88 設計體會及今后的改進意見98.1 體會98.2 本方案特點及存在的問題和改進意見9參考文獻10 正 文1 選題背景 數(shù)字化控制無疑是當今人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便生活，其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個 ，但人們對它的要求也越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好、更方便的設施就需要從數(shù)字電子技術入手，一切向數(shù)字化，智能化方向發(fā)展。數(shù)控制流穩(wěn)壓電源與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作性簡便，電壓穩(wěn)定度高的特點，其輸出電壓大小采用數(shù)字顯示，主要用于要求電源精度比較高的設別，或科研試驗用電源，并且此設計，并沒有用到單片機，只用到了數(shù)字技術中的可逆計數(shù)器，D/A轉化器，譯碼顯示等電路，具有控制精度高，制作比較容易等優(yōu)點。11 指導思想 12 方案論證方案一：用兩片可逆計數(shù)器和D/A實現(xiàn)電壓預置和電壓步進控制，使用各自轉換電壓后，經(jīng)過加法器相加；方案二：用一片可逆計數(shù)器和D/A實現(xiàn)電壓預置和電壓步進控制，但需要用門電路對兩片可逆計數(shù)器進行二進制數(shù)向兩位十進制數(shù)的轉換；綜合考慮，雖然方案二只用了一片D/A芯片（D/A是本次設計最貴的芯片），但是如果使用門電路轉換，電路接線變得復雜，而且門電路芯片的價格加起來也不是很經(jīng)濟，所以我們采用了第二種方案。13基本設計任務數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計（A）設計一個數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。具體要求如下： （1） 輸出電壓：0-9.9V步進可調，調整步距0.1V； （2） 輸出電壓值用LED數(shù)碼管顯示； （3） 電壓調整：由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓的步進增減；提示：（1）（方案一）用可逆計數(shù)器和D/A實現(xiàn)電壓預置和電壓步進控制，用線性穩(wěn)壓電源實現(xiàn)；（2）（方案二）用三端集成穩(wěn)壓塊實現(xiàn)可控電源；發(fā)揮部分：輸出電壓可在0-9.9V范圍任意預置。參考元器件：74HC190,DAC0832，三極管S8050/8550，3DD15等. 14 發(fā)揮設計任務輸出電壓可在09.9V范圍任意預置。15電路特點數(shù)控直流電源，既有數(shù)電的知識，又有模電知識。這個數(shù)控穩(wěn)壓電源實際上是用按鍵讓加減計數(shù)器變化來控制輸出電壓的大小。也就是用數(shù)電部分的數(shù)字量去控制模擬部分的輸出。我們用了兩片10位加減計數(shù)器74ls192,兩片數(shù)模轉換器DAC0832作為數(shù)字部分的控制。兩片計數(shù)器分別于兩個模數(shù)轉換器連接，兩片計數(shù)器都是從09變化，一片作為個位控制，另一片作為十位控制，通過數(shù)模轉換器后輸出為電流量。再通過運放轉換為電壓的形式輸出。一個運放輸出接5K的電阻，另一個運放接100k的電位器同時接到加法器上，加法器上的反饋電阻也用100K的電位器.再通過運算放大器。就這樣轉化成了所需要的模擬量。又用數(shù)碼管作為顯示部分。數(shù)碼管上顯示輸出的量。實現(xiàn)數(shù)字量控制模擬量。2 電路設計2.1 總體方框圖按鍵計數(shù)器D/A轉換模電調整數(shù)碼顯示電壓輸出2.2 工作原理此數(shù)控直流穩(wěn)壓電源共有五個部分，輸出電壓的調節(jié)時通過+、-兩鍵操作 ，步進電壓精確到0.1V，控制可逆計數(shù)器分別作加、減計數(shù)，可逆計數(shù)器的二進制數(shù)字輸出分兩路運行：一路用于驅動數(shù)字顯示電路，精確顯示當前輸出電壓值；另一路進入數(shù)模轉換電路（D/A轉換電路），數(shù)模轉換電路將數(shù)字量按比例，轉換成模擬電壓。3 各主要電路及部件工作原理3.1 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路圖3-1如圖，由公式T=1.1RC （1-1） 得到單穩(wěn)態(tài)延遲時間為56ms左右，足夠進行按鍵消除抖動的作用3.2 NE5532 NE5534簡要說明圖3-2 圖3-3如圖3-2，圖3-3，為NE5534 NE5532的引腳圖，NE5532集成兩片運算放大器，NE5534是可調零的運算放大器，用它實現(xiàn)電流相電壓的轉換和個位十位電壓比例相加輸出結果的功能了，外接的電位器可以進行精確度的調節(jié)。3.3 DAC0832簡要說明圖3-4DAC0832芯片主要功能引腳的名稱和作用如下：d7d0：8位二進制數(shù)據(jù)輸入端；ILE：輸入鎖存允許，高電平有效；CS：片選信號，低電平有效；WR1，WR2：寫選通信號，低電平有效；XFER：轉移控制信號，低電平有效；Rf：內接反饋電阻，Rf=15K；IOUT1，IOUT2：輸出端，其中IOUT1和運放反相輸入相連，IOUT2和運放同相輸入端相連并接地；Vcc：電源電壓，Vcc的范圍為+5V+15V；Vref：參考電壓，范圍在-10V+10V；GND：接地端。DAC0832是一個8位的數(shù)模轉換器，把輸入的數(shù)字量轉化為所需的模擬量，只要選取合適的參考電壓VREF，便可以將將數(shù)字量轉化為需要的模擬量。3.4 74LS192簡要說明圖3-5如圖3-5，其功能引腳如下D0-D3 ：置數(shù)輸入Q0-Q3：計數(shù)輸出PL：置數(shù)MR：清零Tcu：加法輸入Tcd：減法輸入Vcc：電源電壓，Vcc的范圍為+5V+15V；GND：接地端。4 原理總圖圖3-65 元器件清單名稱數(shù)量名稱數(shù)量74LS1922電位器（100K）2DAC08322電解電容（100uF）2七段數(shù)碼管2普通電阻若干CD45112陶瓷電容2NE5534174HC041NE55322撥碼開關1點觸開關4NE5552表1-16 調試過程 6.1 通電前檢查電路安裝完畢后，用萬用表短路檔檢查電路各部分接線正確，電源、元器件之間無短路，器件無接錯現(xiàn)象。6.2 數(shù)電部分調試1.檢查線路是否正確，有沒有焊點連在一起，是否有虛焊，檢查無誤后，接通電源。測試主電源輸出電壓是否正確，檢測主控電路、顯示電路等的供電情況。2.檢測555輸出電壓是否正確，即3腳是否輸出高電平。3.檢測192輸出電壓是否正確，可以通過只一個數(shù)，看輸出電壓的高低情況。4.檢查清零（復位）和置數(shù)的正確性，如果一切都好，計數(shù)應從00開始，按“+” 數(shù)碼管可以加法計數(shù)顯示，按 “-” 數(shù)碼管可以減法計數(shù)顯示。隨時按下復位鍵可以迅速清零，調整撥碼開關，選定自己需要的數(shù)字后按下置數(shù)鍵后即可顯示除指數(shù)結果。6.3 模電部分1.檢測DAC0832的供電電壓和參考電壓是否正確，即參考電壓應該為8V。2.檢測NE5532和NE5534的供電情況，并測兩個輸入和輸出電壓是否正確。通電后置數(shù)到00，查看輸出電壓是否為零伏，在置數(shù)到99，觀察結果，根據(jù)電位器的設置先調至9V將十位調準，再調至9.9V調整個位為0.9V，至此從00至99即可觀察結果了。7 小結本次課程設計遇到了很多問題，但是只要與隊友分工明確，密切合作，便可以達到事半功倍的效果課程設計完后，我體會到了一個人，無論他時多么優(yōu)秀，總是有他的局限性，很難把問題的方方面面都考慮到，必須相互協(xié)作才能更好的解決問題。要這次課程設計是我們第一次做 課程設計雖然耗費了大量時間，但是學到的東西很多，總的來說結果可以顯示出來，開始由于對元件的不熟悉而浪費了大量的時間，最后從查看芯片手冊和在網(wǎng)上查找元件的經(jīng)典使用電路對將要使用的元器件有了更深刻的理解，在焊接電路板時，由于害怕接線特別多，所以規(guī)劃了很長時間，最后得益于此，省去了不少麻煩，為電路的檢查提供了方便，在調試過程中，出現(xiàn)的問題最多的是元器件本身除了問題，而非接線問題，于是芯片的交叉替換才讓我們解決了最終的問題，讓結果可以正確的顯示出來了。8 設計體會及今后的改進意見8.1 體會實踐出真知。這次課程設計深刻體會到“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行！”的道理?？词呛唵蔚脑O計，動起手來總出問題。很多時候，一看就會的問題，動起手來一作就錯！咋一看計數(shù)功能再簡單不過，我們做時出現(xiàn)了很多問題，有以下幾點體會（1）在自己設計的同時，需要向周圍的同學請教詢問，可以解決很多問題，雖然條條大路通羅馬，但是有時候同學的一句話可能讓自己茅塞頓開；（2）在實踐之中才知道很多的理論知識掌握得并不熟練，經(jīng)常要翻書，明白了只有當理論知識融于實踐的時候，自己的知識才會升華，否則將會是一潭死水，掌握的知識還是會忘掉（3）細節(jié)決定成敗，在實驗的時候，往往由于個別地方短路，或虛焊斷路而導致結果出不來，所以需要認真分析現(xiàn)象，一步一步檢查便會檢查出來結果。8.2 本方案特點及存在的問題和改進意見本方案用到了很多芯片，可以置數(shù)，清零，沒有做PCB板，選用的電子元器件，精度不夠高，這樣噪聲比較大。對此，可以采用了以下改進措施：（1）運放全部采用NE5534，NE5534有調零端，這樣輸出可以更加精確，簡化了線路，可以減少干擾。（2）采用RC消除抖動可以節(jié)省成本部分，也可簡化硬件電路。（3）采用穩(wěn)壓部分，用三端穩(wěn)壓或串聯(lián)負反饋穩(wěn)壓讓結果更加精確。（4）十位數(shù)碼管讓小數(shù)點常亮，與