小功率數(shù)控穩(wěn)壓直流電源設(shè)計(jì)

1、電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題：小功率數(shù)控直流電壓源的設(shè)計(jì)專業(yè)班級：小組成員：2016.092016.12指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：小功率數(shù)控直流電壓源的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1. 要求操作方便，電壓穩(wěn)定度高。2. 能夠0到9.9v可調(diào)。3. 輸出電壓采用數(shù)字顯示，可用于要求電源精度比較高的設(shè)備。4. 不能使用單片機(jī)。二、方案設(shè)計(jì)與論證對設(shè)計(jì)要求的總體分析：由于題目是數(shù)控穩(wěn)壓電源，并口有精確的步進(jìn)值， 因而不適合采用普通的串并聯(lián)方式的線性穩(wěn)壓電源。且由于電路結(jié)構(gòu)簡單， 集成度高，可以很容易實(shí)現(xiàn)的精確女的遞增和遞減的功能控制。由于不能使 用單片機(jī)，因而只用到了數(shù)字技術(shù)中的可逆計(jì)數(shù)器，d/a轉(zhuǎn)換器，譯碼顯

2、示 等電路。方案一、數(shù)控直流穩(wěn)壓電源共有六部分組成，其中輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過“ + ” 和“一”兩個(gè)按鍵來操作的；步進(jìn)電壓精確到0. lv去控制可逆計(jì)數(shù)器分別 作加，減計(jì)數(shù)；可逆技術(shù)器的二進(jìn)制輸岀分兩路進(jìn)行，一路用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯 示電路，精確顯示當(dāng)前輸出電壓值：另一路進(jìn)入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路：數(shù)模轉(zhuǎn)換電 路將數(shù)字量按比例轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后經(jīng)過射極跟隨器的控制，調(diào)整輸出 級，使輸出穩(wěn)定直流電壓。方案二、可逆技術(shù)器的輸出是依次遞增或遞減的數(shù)字量，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后變 成模擬電壓值。由于電壓的數(shù)數(shù)值可以把輸出的模擬電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換再顯 示，也可以直接把數(shù)模轉(zhuǎn)換前的數(shù)字量直接經(jīng)譯碼顯示。+5v穩(wěn)壓電源三、單元電路

3、設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1. “+”,“-”鍵控制的可逆計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)工作原理：此部分電路主要用兩個(gè)按鈕開關(guān)作為輸出電壓增和減的調(diào)整鍵， 與可逆計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)cpu時(shí)鐘輸入端和減計(jì)數(shù)cpd時(shí)鐘輸入端相連，可 逆計(jì)數(shù)器采用兩片四位十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)集成塊74ls192芯片級聯(lián)而成。 由于要求輸出電壓從0v到9.9v可以調(diào)節(jié)，所以級聯(lián)的兩個(gè)74ls192計(jì)數(shù) 器總計(jì)數(shù)范圍從00000000到10011001 （即099）。而74ls192芯片本身 為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，所以只需兩塊這樣的芯片級聯(lián)就可以達(dá)到目的。 元件選擇：計(jì)數(shù)器部分采用的是十進(jìn)制雙時(shí)鐘可預(yù)置數(shù)異步復(fù)位十進(jìn)制（bcd 碼）可逆計(jì)數(shù)器74ls19

4、2芯片。與它功能相同的還有其他芯片，比較容易找 至i。這里采用ttl邏輯電路而不采用cmos數(shù)字電路的原因是ttl邏輯電路 的輸入阻抗低，具用良好的抗外界電磁干擾能力，而cmos數(shù)字電路的輸入 阻抗極高，很容易被外界電磁場所干擾而誤動(dòng)作，這也是電子技術(shù)基礎(chǔ)“數(shù) 字部分”近30年來一直在講ttl邏輯電路路很少講cmos電路的原因。2. 數(shù)字顯示電路的設(shè)計(jì)工作原理：在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀的顯示 出來。一方面供人們直接讀取測量和運(yùn)算的結(jié)果另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系 統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字 顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組

5、成。其中的數(shù)碼的顯示方 式一般有三種：第一種是字型重疊式；第二種是分段式；第三種是點(diǎn)陣式。 目前以分段式應(yīng)用最為普遍，主要器件是七段發(fā)光二極管（led）顯示器。 它可分為兩種，一是共陽極顯示器（發(fā)光二極管的陽極都接在一個(gè)公共點(diǎn)上）, 另一是共陰極顯示器（發(fā)光二極管的陽極都接在一個(gè)公共點(diǎn)上，使用時(shí)公共 點(diǎn)接地）。由于前一級電路采用兩級可逆計(jì)數(shù)器，且其輸岀僅代表電壓值代 碼而不是代表具體電壓，故而不用考慮與d/a轉(zhuǎn)換間存在的結(jié)合問題；而直 接去顯示，所以電壓顯示非常方便，直接采用兩塊74ls48芯片驅(qū)動(dòng)顯示。 元件選擇：與74ls48芯片功能相同的還有74ls47芯片。它的引腳排列與 74ls48

6、的引腳排列一模一樣，兩者的功能也差不多。使用時(shí)要注意：74ls47 芯片是用來驅(qū)動(dòng)共陽極顯示器的,74ls48芯片是用來驅(qū)動(dòng)共陰極的；74ls48 芯片內(nèi)部有升壓電阻，使用時(shí)可以直接與顯示器相連，而74ls47為集電極 開路輸岀，使用時(shí)耍外接電阻。在使用時(shí)應(yīng)注意：74ls48芯片在使用可直 接驅(qū)動(dòng)共陰極的led數(shù)碼管而不需外接限流屯阻。3. 2. 2.3 d/a轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)工作原理：數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用兩塊dac0832集成塊，它是一個(gè)8位數(shù)/模轉(zhuǎn) 換電路。由于dac0832不包含運(yùn)算放大器，所以需要外接一個(gè)運(yùn)算放大器相 配，才構(gòu)成完整的d/a轉(zhuǎn)換器，低位dac輸出的模擬量經(jīng)過9： 1分流器分 流

7、后與高位dac輸出模擬量相加后送入運(yùn)放，具體實(shí)現(xiàn)由900歐姆和100歐 姆的電阻相并聯(lián)分流實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放將其轉(zhuǎn)換成與數(shù)字端輸入的數(shù)值成正比的模 擬輸岀電壓，運(yùn)放采用的是低噪聲的ne5534芯片。4 調(diào)整輸岀電路設(shè)計(jì)工作原理：調(diào)整輸出級采用運(yùn)放作射極跟隨器，使調(diào)整管的輸出電壓精確地 與d/a轉(zhuǎn)換器輸出電壓保持一致。調(diào)整管采用大功率達(dá)林頓管，確保電路的 輸岀電流值達(dá)到設(shè)計(jì)要求。數(shù)控電源各部分工作所需的±15v和+5v電源由 固定集成穩(wěn)壓器7815, 7915,和7805提供，調(diào)整管所需輸入電壓，經(jīng)簡單 整流，濾波即可得到.元件選擇：達(dá)林頓管就是將兩個(gè)三極管接在一起，極性和第一只三極管的極 性

8、保持一致。四、總原理圖及元器件清單1 總原理圖1.元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注d11二極管r17.5k1r27.5k1r3ik1r40.1k1r5ik1r69k1r710k1q1mps65141button2u174ls1921計(jì)數(shù)器u274ls1921計(jì)數(shù)器u3dac08321u4dac08321u545111u645111u7:alm3581u7:blm3581u&alm3581u8:blm3581共陽極2數(shù)碼管五、安裝與調(diào)試電路的調(diào)試采用分模塊的調(diào)試方式。即按照原理方框圖一一進(jìn)行調(diào)試，然后 再通調(diào)。由于數(shù)字電路部分只要設(shè)計(jì)和接線正確，一般不會(huì)出現(xiàn)問題；所以 調(diào)試主要集中在

9、模擬電路部分。六、性能測試與分析經(jīng)過測試，該電源的參數(shù)如下:uo/v0.01.02.03.04.05.06.07.0&09.09.9i/ma0205080110140170200230260270u/v0.020.951.902.873.894.905.916.927.898.819.09u。為數(shù)碼管顯示數(shù)值，u為實(shí)際輸出電壓，i為加負(fù)載電阻后的電流值 負(fù)載電阻阻值為30q。該數(shù)控直流穩(wěn)壓的電源滿足課題要求，各項(xiàng)測試數(shù)據(jù) 均在誤差范圍內(nèi)。七、結(jié)論與心得本次設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月左右，在老師的指導(dǎo)下，在小組成員的緊密合作和不懈 努力下，最終完成了本次設(shè)計(jì)的全部要求，本次實(shí)驗(yàn)，本人主要負(fù)責(zé)原理圖 的繪制和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編輯工作，并參與了最后的調(diào)制。此次原理圖采用 proteus繪制，在繪制過程屮，曾出現(xiàn)過多次報(bào)錯(cuò)，經(jīng)過排查，主要問題多 集中在沒數(shù)模轉(zhuǎn)換部分，最后通過查閱資料及咨詢指導(dǎo)老師，解決了相關(guān)問 題，在電路板的調(diào)試過程中，出現(xiàn)過很多始料未及的問題，主要問題集中在 數(shù)碼管顯示和模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，經(jīng)過數(shù)次檢測和調(diào)試，最終滿足了設(shè)計(jì)要求, 并按照要求完成了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編輯工作。本次實(shí)驗(yàn)，讓我對電子線路的設(shè)計(jì) 有了更深的了解，設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技巧都有了很大的提升，相信，本學(xué)期的 電子線路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)會(huì)對以后的工作和