脈動(dòng)恒流源最正確的網(wǎng)上有很多錯(cuò)的

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目： 脈動(dòng)恒流源 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 11級(jí)檢測(cè)二班 學(xué) 號(hào)： 110103020142 學(xué)生姓名： 馬超 指導(dǎo)教師： 溫江濤 教師職稱： 講師 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位： 儀器科學(xué)與工程系 學(xué) 號(hào)110103020142學(xué)生姓名馬超專業(yè)（班級(jí)）11級(jí)檢測(cè)二班設(shè)計(jì)題目脈動(dòng)恒流源的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)以5Hz的頻率產(chǎn)生電流強(qiáng)度為1mA的恒流源。該恒流源能在最大值為2K歐姆電阻上產(chǎn)生恒流。設(shè)計(jì)要求1：完成題目的理論設(shè)計(jì)模型；2：給出系統(tǒng)原理圖、關(guān)鍵器件的參數(shù)及設(shè)計(jì)依據(jù)；3：完成電路的multisim仿真；

2、工作量1：完成一份設(shè)計(jì)說明書（其中包括理論設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)以及仿真結(jié)果）；2：提交一份電路原理圖；工作計(jì)劃周一上午到周二上午，教室內(nèi)做理論設(shè)計(jì)；周二下午到周五上午，自己有計(jì)算機(jī)的同學(xué)在教室內(nèi)做multisim仿真，沒有計(jì)算機(jī)的同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路仿真；周五下午，教室內(nèi)整理設(shè)計(jì)材料、準(zhǔn)備撰寫設(shè)計(jì)說明書參考資料1:基于運(yùn)算放大器和模擬集成電路的電路設(shè)計(jì)；2：模擬電子技術(shù)；3：電路理論；4：數(shù)字電子技術(shù)；指導(dǎo)教師簽字溫江濤基層教學(xué)單位主任簽字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2014年7月11日目錄一、概述·····

3、3;·········································4二、設(shè)計(jì)原理·······

4、83;···································52.1 555定時(shí)器簡(jiǎn)介············&#

5、183;························52.2 多諧振蕩器·······················

6、3;················7 2.3 VI轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介·······························

7、83;····92.4 接地負(fù)載轉(zhuǎn)換器····································9三、相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)······

8、·································103.1 多諧振蕩器部分···············

9、;·····················103.2 電壓跟隨器···························

10、·············113.3 接地負(fù)載轉(zhuǎn)換器···································

11、;··123.4 總電路圖··········································12四、仿真實(shí)驗(yàn)···

12、;········································13 4.1 555定時(shí)器輸出仿真圖·······

13、;························134.2 接地負(fù)載轉(zhuǎn)換器仿真圖·······················&

14、#183;········14五、結(jié)論········································&

15、#183;······15參考文獻(xiàn)··········································&

16、#183;····16第一章 概述資料概述： 目前電源技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科，它對(duì)現(xiàn)代通訊、電子儀器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、電力工程、國(guó)防及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源起著關(guān)鍵作用。本次課程設(shè)計(jì)要做的是脈動(dòng)恒流源的設(shè)計(jì)，恒流源是一種寬頻譜，高精度交流穩(wěn)流電源，具有響應(yīng)速度快，恒流精度高、能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，適合各種性質(zhì)負(fù)載（阻性、感性、容性）等優(yōu)點(diǎn)。主要用于檢測(cè)熱繼電器、塑殼斷路器、小型短路器及需要設(shè)定額定電流、動(dòng)作電流、短路保護(hù)電流等生產(chǎn)場(chǎng)合。關(guān)鍵問題： 本次課設(shè)中要以一個(gè)5HZ的頻率產(chǎn)生電流強(qiáng)度為1mA的恒流

17、源。該恒流源能在2K電阻上產(chǎn)生恒流。使用一個(gè)555定時(shí)器產(chǎn)生方波，后接一個(gè)電壓跟隨器穩(wěn)定電壓，再連接一個(gè)電壓-電流轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成電流，就構(gòu)成了一個(gè)恒流源。文章最后對(duì)該恒流源的主要性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)試結(jié)果表明：該系統(tǒng)已基本達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有功能強(qiáng)、性能可靠、體積小、電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度的小功率恒流源的領(lǐng)域。第二章 設(shè)計(jì)原理2.1 555定時(shí)器簡(jiǎn)介555 定時(shí)器是美國(guó)signetics公司1972 年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因設(shè)計(jì)時(shí)輸入端有三個(gè)5K的電阻而得名。555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)

18、態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與交換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)圖是比較器的輸入端（也稱閾值端，用TH標(biāo)注），是比較器的輸入端（也稱觸

19、發(fā)端，用TR標(biāo)注）。和的參考電壓（電壓比較的基準(zhǔn)）和由經(jīng)三個(gè)5k電阻分壓給出。在控制電壓輸入端懸空時(shí)，。如果外接固定電壓，則，。是置零輸入端。只要在端加上低電平，輸出端便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。正常工作時(shí)必須使處于高電平。途中的數(shù)碼18為器件引腳的編號(hào)。 555定時(shí)器功能表由圖可知，1. 當(dāng)>、>時(shí)，比較器的輸出、比較器的輸出，基本RS觸發(fā)器被置0，導(dǎo)通，同時(shí)為低電平。2. 當(dāng)<、>時(shí)， 、，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，因而和輸出的狀態(tài)也維持不變。3. 當(dāng)<、<時(shí)， 、，故觸發(fā)器被置1，為高電平，同時(shí)截止。4. 當(dāng)>、<時(shí)， 、，觸

20、發(fā)器處于Q=Q=1的狀態(tài)，處于高電平，同時(shí)截止。為了提高電路的帶負(fù)載能力，還在輸出端設(shè)置了緩沖器。如果將端經(jīng)過電阻接到電源上，那么只要這個(gè)電阻的阻值足夠大，為高電平時(shí)也一定為高點(diǎn)屁股，為低電平時(shí)也一定為低電平。555定時(shí)器能在很寬的電源電壓范圍內(nèi)工作，并可承受較大的負(fù)載電流。雙極型555定時(shí)器的電源電壓范圍為516V，最大的負(fù)載電流達(dá)200mA。COMS型7555定時(shí)器的電源電壓范圍為318V，但最大負(fù)載電流在4mA以下。 如果使和的低電平信號(hào)發(fā)生在輸入電壓信號(hào)的不同電平，那么輸出與輸入之間的關(guān)系將為施密特額觸發(fā)特性；如果在加入一個(gè)低電平觸發(fā)信號(hào)以后，經(jīng)過一定的時(shí)間能在輸入端自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)低電平

21、信號(hào)，就可以得到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；如果能使和的低電平信號(hào)交替地反復(fù)出現(xiàn)，就可以得到多諧振蕩器。2.2 多諧振蕩器用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。只要把施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)RC積分電路接回到它的輸入端，就構(gòu)成了多諧振蕩器。因此，只要將555定時(shí)器的和連在一起結(jié)成施密特觸發(fā)器，然后再將經(jīng)RC積分電路接回輸入端就可以了。為了減輕門提供電容的充、放電電流。為此，將和結(jié)成了一個(gè)反相器，它的輸出與在高、低電平狀態(tài)上完全相同。用555構(gòu)成的多諧振蕩器如上圖電容上的電壓將在與之間往復(fù)振蕩，和的波形如下圖所示。由上圖中的波形求得電容C的充電時(shí)間和放電時(shí)間各為故振蕩周期為振蕩頻率為通過改變R和C的參數(shù)即可改變振

22、蕩頻率。由和的公式求出輸出脈沖的占空比為由此式可以看出電路輸出脈沖的占空比始終大于50%。2.3 VI轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介電壓-電流轉(zhuǎn)換器又稱為跨導(dǎo)放大器，它接受某個(gè)輸入電壓，并產(chǎn)生形如的輸出電流，這里A是電路增益或電路靈敏度，以安/伏計(jì)。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的轉(zhuǎn)換器，其特性取更為現(xiàn)實(shí)的形式為式中是響應(yīng)電流在輸出負(fù)載上建立的電壓，而是從負(fù)載看進(jìn)去的轉(zhuǎn)換器輸出電阻。對(duì)于真正的V-I轉(zhuǎn)換，必須要與無關(guān)，也即必須有因?yàn)檩敵鍪且粋€(gè)電流，為了能工作，電路就需要某個(gè)負(fù)載；將輸出端口處于開路就會(huì)造成電路失效，因?yàn)闆]有流經(jīng)的路徑。電壓柔量（voltage compliance）是電壓的可允許值范圍，在運(yùn)算放大器部分任何飽和現(xiàn)象

23、發(fā)生以前，該電路在這個(gè)電壓范圍內(nèi)仍能正常工作。如果負(fù)載的兩個(gè)端點(diǎn)都不受約束，這個(gè)負(fù)載就說是浮動(dòng)型的。常常是一個(gè)端點(diǎn)已經(jīng)約束到地或其他電位，這個(gè)負(fù)載就說是接地型的，而來自轉(zhuǎn)換器的電流必須饋到未被約束的一端。3.2接地負(fù)載轉(zhuǎn)換器當(dāng)負(fù)載的一個(gè)端點(diǎn)已經(jīng)被約束時(shí)就不再能將它放在運(yùn)算放大器的反饋環(huán)路之內(nèi)，下圖為一種適用于接地負(fù)載的轉(zhuǎn)換器：這個(gè)稱之為Howland電流泵（Howland current pump因發(fā)明者而得名）的電路由一個(gè)具有串聯(lián)電阻的輸入源和一個(gè)合成的接地電阻值-/的負(fù)阻轉(zhuǎn)換器所組成。總輸出電阻，對(duì)于真正的電流源必須有。為了實(shí)現(xiàn)這一條件，四個(gè)電阻必須構(gòu)成一個(gè)平衡點(diǎn)橋：，當(dāng)這個(gè)條件滿足時(shí)，輸

24、出就與無關(guān)：。這個(gè)轉(zhuǎn)換器的增益是1/。對(duì)于>0，這個(gè)電路時(shí)將電流流向負(fù)載，而對(duì)<0，電路將沉下電流。因?yàn)?，假定?duì)稱輸出飽和，電壓柔量是為了擴(kuò)展柔量，總是要將保持在比小得多（如）。第三章 相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 多諧振蕩器部分由第一節(jié)中可知振蕩周期為振蕩頻率為通過改變R和C的參數(shù)即可改變振蕩頻率。其中頻率為5HZ，所以T=0.2s，取=100K，C=1F，由公式可以得出=94.3K。因此可得由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖：3.2 電壓跟隨器 由于多諧振蕩部分得到的電壓值不穩(wěn)定，在其后面加一個(gè)電壓跟隨器達(dá)到穩(wěn)定電壓的效果，電路圖如下：3.3 接地負(fù)載轉(zhuǎn)換器多諧振蕩器的輸出電壓為5V，所需恒流源的電流為1mA，所以=5K，又有四個(gè)電阻必須構(gòu)成一個(gè)平衡點(diǎn)橋：，且滿足，所以取=1K，負(fù)載電阻為2K，可得接地負(fù)載轉(zhuǎn)換電路如下圖：3.4 總電路圖第四章 仿真實(shí)驗(yàn)4.1 555定時(shí)器輸出仿真圖4.2 接地負(fù)載轉(zhuǎn)