低頻功率放大器電源功率測量電路設計制作

1、-PAGE . z托普信息技術職業(yè)學院畢業(yè)設計論文摘 要介紹制作具有小信號放大能力的低頻功率方法器的根本原理、容、技術路線。整個電路主要有穩(wěn)壓電源、前置放大器、功率放大器、功率測量及顯示電路共4個局部構成，電路構造簡單，所選器件價格廉價，并給出了測試結果。實驗結果說明該功率放大器在帶寬、失真度、效率等方面具有較好的指標、較高的實用性，為功率放大器的設計提供廣闊的思路。本次主要設計是電源電路和有效值轉換電路，電源電路是多路輸出的，它的原理在社會上生產、生活上的運用都十分的廣泛；有效值轉換電路是對交流信號幅度根本的量度，這兩者在低頻功率放大器中都占有相當的比列。本論文是針對低頻功率放大器的電源電路

2、以及有效值轉換電路來設計的，下面將思路與設計過程予以深刻詳細的介紹。電源電路通過多路輸出為整個低頻功率放大器提供+5V、-5V、+12V、-12V等的電源信號，有效值轉換電路是為測量低頻功率放大器信號的幅度電路模塊。在這次設計中我們主要運用了輸入220V變壓交流15V的變壓器以及各種芯片如有：1N4007*4、7805 、7915 7905、1117-3.3、AD637還有開關 SW-SPST電阻、 電容等元器件。關鍵詞：功率放大器 失真度 帶寬 PROTEL99 SE AD637目 錄TOC o 1-4 h z uHYPERLINK l _Toc244369851引言 PAGEREF _To

3、c244369851 h 4HYPERLINK l _Toc244369852第一章概述 PAGEREF _Toc244369852 h 5HYPERLINK l _Toc2443698531.1 設計目的 PAGEREF _Toc244369853 h 5HYPERLINK l _Toc2443698541.2 設計步驟 PAGEREF _Toc244369854 h 5HYPERLINK l _Toc244369855第二章電源及有效值轉換電路的設計原理及主要元件介紹 PAGEREF _Toc244369855 h 7HYPERLINK l _Toc2443698562.1 電阻器 PAG

4、EREF _Toc244369856 h 7HYPERLINK l _Toc2443698572.1.1 電阻器的主要參數 PAGEREF _Toc244369857 h 7HYPERLINK l _Toc2443698582.1.2 電阻器的作用 PAGEREF _Toc244369858 h 7HYPERLINK l _Toc2443698592.2 電容器 PAGEREF _Toc244369859 h 8HYPERLINK l _Toc2443698602.3 二極管 PAGEREF _Toc244369860 h 9HYPERLINK l _Toc244369861最大整流電流IF

5、PAGEREF _Toc244369861 h 9HYPERLINK l _Toc2443698622.3.2 最高反向工作電壓URM PAGEREF _Toc244369862 h 9HYPERLINK l _Toc2443698632.3.3 反向電流IR PAGEREF _Toc244369863 h 9HYPERLINK l _Toc2443698642.3.4 最高工作頻率 PAGEREF _Toc244369864 h 9HYPERLINK l _Toc2443698652.4 7805 PAGEREF _Toc244369865 h 10HYPERLINK l _Toc24436

6、9866三端穩(wěn)壓IC 7805 PAGEREF _Toc244369866 h 10HYPERLINK l _Toc2443698702.4.2 7805的封裝 PAGEREF _Toc244369870 h 11HYPERLINK l _Toc2443698712.4.3 工作特性 PAGEREF _Toc244369871 h 12HYPERLINK l _Toc2443698732.5 1117 PAGEREF _Toc244369873 h 12HYPERLINK l _Toc2443698742.6 7915 PAGEREF _Toc244369874 h 13HYPERLINK l

7、 _Toc244369875功能簡介 PAGEREF _Toc244369875 h 13HYPERLINK l _Toc2443698762.6.2 管腳圖及封裝圖 PAGEREF _Toc244369876 h 14HYPERLINK l _Toc2443698772.7 AD637 PAGEREF _Toc244369877 h 15HYPERLINK l _Toc244369878功能簡介 PAGEREF _Toc244369878 h 15HYPERLINK l _Toc2443698792.7.2 引腳圖 PAGEREF _Toc244369879 h 15HYPERLINK l

8、_Toc244369881第三章電源電路及有效值轉換電路的設計與實現 PAGEREF _Toc244369881 h 16HYPERLINK l _Toc2443698823.1 電源 PAGEREF _Toc244369882 h 16HYPERLINK l _Toc2443698833.1.1 穩(wěn)壓電源 PAGEREF _Toc244369883 h 17HYPERLINK l _Toc2443698843.1.2 線性穩(wěn)壓電源 PAGEREF _Toc244369884 h 18HYPERLINK l _Toc2443698853.1.3 整流電路 PAGEREF _Toc2443698

9、85 h 18HYPERLINK l _Toc2443698863.1.4 濾波電路 PAGEREF _Toc244369886 h 21HYPERLINK l _Toc2443698873.1.5 電容濾波電路 PAGEREF _Toc244369887 h 21HYPERLINK l _Toc2443698883.1.6 78*和79*電路 PAGEREF _Toc244369888 h 22HYPERLINK l _Toc2443698893.2 真有效值電路 PAGEREF _Toc244369889 h 23HYPERLINK l _Toc2443698903.3 裝配說明PAGER

10、EF _Toc244369890 h 25HYPERLINK l _Toc244369891第四章設計實現 PAGEREF _Toc244369891 h 27HYPERLINK l _Toc2443698924.1 畫原理圖的步驟 PAGEREF _Toc244369892 h 27HYPERLINK l _Toc2443698934.2 PCB板的布局原則 PAGEREF _Toc244369893 h 27HYPERLINK l _Toc2443698944.3 布線規(guī)則 PAGEREF _Toc244369894 h 28HYPERLINK l _Toc2443698954.4 PCB

11、板的制作 PAGEREF _Toc244369895 h 29HYPERLINK l _Toc244369896第五章元器件的安裝與調試 PAGEREF _Toc244369896 h 30HYPERLINK l _Toc2443698975.1焊接的根本知識 PAGEREF _Toc244369897 h 30HYPERLINK l _Toc2443698985.1.1 焊接的要求 PAGEREF _Toc244369898 h 30HYPERLINK l _Toc2443698995.1.2 造成焊接不好的原因 PAGEREF _Toc244369899 h 30HYPERLINK l _

12、Toc2443699005.1.3 安裝工藝及焊接考前須知 PAGEREF _Toc244369900 h 31HYPERLINK l _Toc24436990152 元器件的選用及安裝 PAGEREF _Toc244369901 h 31HYPERLINK l _Toc24436990353 電路板的調試 PAGEREF _Toc244369903 h 32HYPERLINK l _Toc244369904第六章結論 PAGEREF _Toc244369904 h 34HYPERLINK l _Toc244369905參考文獻 PAGEREF _Toc244369905 h 35HYPERL

13、INK l _Toc244369906袁開軍 PAGEREF _Toc244369906 h 36HYPERLINK l _Toc2443699072021年9月 PAGEREF _Toc244369907 h 36HYPERLINK l _Toc244369908附錄1：元件清單 PAGEREF _Toc244369908 h 37引 言本論文主要針對電源電路與有效值電路的設計思路與制作過程予以詳細的介紹。電源電路是通過220V交流電源變壓器變壓為交流15V再通過整流轉化為直流電源，再通過7812、7912、7905、7805轉化成低頻功率放大器可用的電源信號。本電源電路主要提供了+15V、

14、-15V、+12V、-12V以及+5V、-5V等電源信號。真有效值變換，負載網絡和取樣電阻上采集的是的交流電壓信號，如果直接送單片機A/D進展處理，會增大系統誤差。為把系統誤差控制在題目要求的圍，我們在每一個信號的輸入和輸出級都進展有效的處理。為此，為測量交流電平電壓有效值的測量，采用RMS-DC變換器集成芯片AD637。AD637是AD公司RMS-DC產品中精度最高、帶寬最寬的，對于1VRMS的信號，它的3dB帶寬為8MHz,并且可以對輸入信號的電平以dB形式指示，另外，AD637還具有電源自動關斷功能，使得靜態(tài)電流眾3mA降至45A。可以測出任意波形交變信號的有效值，實驗數據說明，在電源為

15、正負5V供電情況下，當輸入信號的頻率不大于2MHz時，其輸入信號的電壓有效值在0.7V4V圍能保證測量誤差 。因此，我們在每個量程歸一化的最大輸出電壓應設定為4V有效值。本畢業(yè)設計通過電路的設計與調試以及測試的結果得出電源電路模塊能有效的為低頻功率放大電路提供所需要的電源信號，有效值轉換電路能很好的測量電路號的幅度，雖然最后低頻功率放大器放大的信號不是則理想，但是也證明了我們設計的正確性。論文共分五章，第一章對本次畢業(yè)設計的任務和要求做了詳細的說明；第二章對文中所用到的元器件的特性、參數作了說明；第三章是對低頻功率放大器電源及有效值轉換電路的設計步驟的介紹；第四章為本次設計的關鍵-具體說明了運

16、用Protel 99 SE畫原理圖和制作PCB板；第五章是對本次設計成品的安裝與調試。第一章 概述1.1 設計目的1、 分析電源電路及有效值轉換電路的組成、工作原理，并繪制完整的電路原理框圖。2、通過對電源及有效值電路的安裝、焊接及調試，掌握電源及有效值電路的生產工藝流程，提高焊接工藝水平。3、掌握電子元器件的識別及質量檢驗，學會故障判斷及排除。 4、 初步掌握對電路分析和設計的根本方法。 5、培養(yǎng)一定自學能力和獨立分析實際問題、解決實際問題的能力。 6、 掌握用Protel 99 SE軟件的使用和電子產品安裝、調試等根本技能，穩(wěn)固常用儀器的正確使用方法。 7、 通過嚴格的科學訓練和工程設計實

17、踐，樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事的科學作風，并培養(yǎng)學生具有一定的生產觀點、經濟觀點、全面觀點及團結協作的精神。1.2 設計步驟1、 畫出電路方框圖 。2、 用Protel 99 SE 軟件完成電路原理圖和設計 PCB 板 。3、制作電路板并安裝原件和調試電路。4、按材料清單清點全套零件，并負責保管。5、用萬用表檢測元器件，電阻可以用萬用表測量，也可以讀出來。6、對元器件引線或引腳進展鍍錫處理。注意：鍍錫層未氧化可焊性好時可以不再處理。7、檢查印制板的銅箔線條是否完好，有無斷線及短路，特別要注意板的邊緣是否完好。8、焊接元器件，焊接是安裝電路的根底，我們必須重視他的技巧和考前須知。電源及有效值轉

18、換電路的設計原理及主要元件介紹在電源電路局部我們運用到輸入220V變壓交流15V的變壓器以及各種芯片如有：1N4007*4、7805 、7815、7915、 7905、1117-3.3還有開關 SW-SPST電阻、 電容等元器件。在有效值轉換電路中我們主要用到了芯片AD637還有運放以及瓷片電容、電阻R、電解電容、電位器等。2.1 電阻器2.1.1 電阻器的主要參數為了滿足使用者的要求，工廠生產了各種不同阻值的電阻器，即便如此，也無法做到你要什么樣阻值的電阻器就會有什么樣電阻器的成品。為了便于生產和滿足使用者的需要，國家規(guī)定了一系列阻值作為產品的標準，這一系列阻值就叫做電阻的標稱阻值。 在實際

19、生產中，加工出來的電阻器的阻值無法做到和標稱阻值完全一樣，即阻值具有一定分散性。為了便于生產的管理和使用，又規(guī)定了電阻器的精度等級，確定了電阻器在不同等級下的允許偏差。 允許偏差可從下式求得：=R-RR/RR100% 式中允許偏差； R電阻器的實際阻值； RR電阻器的標稱陰值。 電阻器的阻值圍很寬，一般通用電器的阻值可從1010M。按規(guī)定，電阻器的標稱阻值應符合阻值系列所列數值。 電阻器的作用電阻器的電阻值接近零歐姆例如，兩個點之間的大截面導線，則該電阻器對電流沒有阻礙作用，串接這種的回路被短路，電流無限大。如果一個具有無限大的或很大的電阻，則串接該的回路可看作開路，電流為零。工業(yè)中常用的介于

20、兩種極端情況之間，它具有一定的電阻，可通過一定的電流，但電流不像短路時那樣大。的限流作用類似于接在兩根大直徑管子之間的小直徑管子限制水流量的作用。 2.2 電容器電容器在電路中的作用在直流電路中，電容器是相當于斷路的。這得從電容的構造上說起。最簡單的電容是由兩端的極板和中間的絕緣電介質構成的。通電后，極板帶電，形成電壓電勢差，但是中間由于是絕緣的物質，所以是不導電的。不過，這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓擊穿電壓的前提條件下的。我們知道，任何物質都是相對絕緣的，當物質兩端的電壓加大到一定程度后，物質是都可以導電的，我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體體了。不

21、過在中學階段，這樣的電壓在電路中是見不到的，所以都是在擊穿電壓以下工作的，可以被當做絕緣體看。 但是，在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成一定的函數關系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的，這個時候，在極板間形成變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的函數。實際上，電流是通過場的形式在電容器間通過的。在中學階段，有句話，就叫通交流，阻直流，說的就是電容的這個性質。 電容器的根本功能充電和放電充電和放電是電容器的根本功能。充電使電容器帶電儲存電荷和電能的過程稱為充電。這時電容器的兩個極板總是一個極板帶正電，另一個極板帶等量的負電。把電容器的一個極板接電源如電池組的正極，另一個極板接電源的負極，

22、兩個極板就分別帶上了等量的異種電荷。充電后電容器的兩極板之間就有了電場，充電過程把從電源獲得的電能儲存在電容器中。放電使充電后的電容器失去電荷釋放電荷和電能的過程稱為放電。例如，用一根導線把電容器的兩極接通，兩極上的電荷互相中和，電容器就會放出電荷和電能。放電后電容器的兩極板之間的電場消失，電能轉化為其它形式的能。在一般的電子電路中，常用電容器來實現旁路、耦合、濾波、振蕩、相移以及波形變換等，這些作用都是其充電和放電功能的演變。 在最低環(huán)、境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的最高直流電壓有效值，一般直接標注在電容器外殼上，如果工作電壓超過電容器的耐壓，電容器擊穿，造成不可修復的永久損壞。

23、電容在電場作用下，在單位時間因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在*頻率圍的損耗允許值，電容的損耗主要由介質損耗，電導損耗和電容所有金屬局部的電阻所引起的。在直流電場的作用下，電容器的損耗以漏導損耗的形式存在，一般較小，在交變電場的作用下，電容的損耗不僅與漏導有關，而且與周期性的極化建立過程有關。 2.3 二極管二極管是由導電能力介于導體和絕緣體之間的半導體材料制成，由于摻入雜質的不同雜質半導體分為N型半導體N-type semiconductor和P型半導體P-type semiconductor。當采用特定工藝使半導體兩邊分別形成N型和P型半導體，交接面就構成PN結，PN結具有單

24、向導電性，既給PN結加正向電壓時PN結的電阻很低，流過的電流大，當給PN結加反向電壓時則PN呈現大電阻，流過的電流很小。給PN結加上管殼和引腳就構成二極管，因此二極管的主要特性就是單向導電性。按其作用和性能二極管可分為：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管和光敏二極管等。二極管的主要參數有：最大整流電流IF 指管子長期工作時所允許的最大正向平均電流，由PN結的面積和散熱條件決定。實際應用時流過二極管的平均電流不能超過該值。 最高反向工作電壓URM指管子工作時允許加的最高反向電壓，超過此值二極管就可能被擊穿。通常給出的URM約為擊穿電壓UBR的一半。 反向電流IR指二極管未擊穿時的反向漏電流。IR

25、越小則管子的單向導電性能越好。 最高工作頻率主要由PN結結電容的大小確定。信號頻率超過此值時，結電容的容抗變小，使二極管的等效阻抗變小，方向電流很大。二極管的單向導電性變壞因此選用二極管時應注意其工作頻率。2.4 7805三端穩(wěn)壓IC 7805三端正向電壓調節(jié)器: 3-TERMINAL 1A POSITIVE VOLTAGE REGULATORSFEATURES Output current up to 1A Output Voltages of 5V,6V,8V,9V,12V,15V,18V,24V No e*ternal ponents required Internal short ci

26、rcuit current limiting Internal thermal overload protection Output transistor safe-area pensation Output voltage offered in 3% & 5% tolerance 三端固定輸出電壓式穩(wěn)壓電源H78*系列 運用其器件部電路來實現過壓保護、過流保護、過熱保護 這使它的性能很穩(wěn)定。能夠實現1A以上的輸出電流 器件具有良好的溫度系數 本產品有多種電壓輸出值5V24V，因此產品的應用圍很廣泛 可以運用本地調節(jié)來消除噪聲影響，解決了與單點調節(jié)相關的分散問題 輸出電壓誤差精度分為3%和5%

27、封裝形式: TO-220AB 管腳排列: Vin-GND-Vout (Input-Grount-Output) 管腳排列: 輸入端-接地端-輸出端 中間管腳與散熱片導通絕對最大額定值: ABSOLUTE MA*IMUM RATINGS:輸入電壓: VIInput voltage: 3540 V 結合溫度: ToprOperating junction temperature: 0+150 功 耗: PdPower Dissipation(Ta=25): 2.7 W 功 耗: PdPower Dissipation(Tc=25): 10 W 工作溫度: ToprOperating tempera

28、ture: -30+85 保存結溫圍: TstgStorage temperature: -55+150 結 溫: TjJunction Temperature: 150 熱阻數據: Thermal Data: 結至環(huán)境熱阻: Rth(j-c)Thermal Resistance Junction-Case: 12.5 /W 結至外殼熱阻: Rth(j-a)Thermal Resistance Junction-Ambient: 60 /W H7805AE & H7805BE (對照其它工業(yè)型號 MC7805CT、L7805CV、LM7805CZ、UTC7805) ELECTRICAL CHA

29、RACTERISTICS:(lo=500mA,Vl=10V,Ci=0.33F,Co=0.1F,Unless otherwise specified) 7805的電氣特性: 如無特別說明,測試條件為Tj=0125,Vl=10V,lo=500mA,Ci=0.33F,Co=0.1F 輸出電壓: VoOutput voltage(TJ=25, Iout=500mA): 4.85V5.00V5.15V (最小值-典型值-最大值) 輸出電壓: (5.0mA lout1.0A): 4.85V5.00V5.15V (最小值-典型值-最大值) 輸出電壓: (7V Vin25V, Pout15W): 4.85V5

30、.00V5.15V (最小值-典型值-最大值) H7805AE: 正向輸出電壓5V, 電壓誤差圍: 3% (其中A表示正負誤差為3%), 即4.855.005.15 V H7805BE: 正向輸出電壓5V, 電壓誤差圍: 5% (其中B表示正負誤差為5%), 即4.755.005.25 V 線性調整率: VoLine Regulation(TJ=25,7VVin25V): 3.0050 mV (典型值最大值) 線性調整率: VoLine Regulation(TJ=25,8VVin12V): 1.0025 mV (典型值最大值) 負載調整率: VoLoad Regulation(TJ=25,5

31、mAIout1A): 9100 mV (典型值最大值) 負載調整率: VoLoad Regulation(TJ=25,250mAIout750A): 5 50 mV (典型值最大值) 靜態(tài)電流: IbQuiescent Current(TJ=25,Iout=25mA): 3.9 8 mA (典型值最大值) 靜態(tài)電流改變: lbQuiescent Current Change(TJ=25,lout=500mA,7VVin25V): 1.3 mA (最大值) 靜態(tài)電流改變: (TJ=25,5mAIout1A,Vin=10V): 0.5 mA (最大值) 輸出噪聲電壓: eNOutput Noise

32、 Voltage(Tj=25,B=10100KHz,Iout=50mA): 50 V/Vo (典型值) 紋波抑制: RR-Ripple Rejection(Tj=25,f=120Hz,10VVin18V,Iout=50mA): 5773 dB (最小值典型值) 壓 差: VD-Dropout voltage(TJ=25,lout=1A,): 2V 2.5 (典型值最大值) 輸出電阻: RoOutput Resistance(f=1KHz): 17 m (典型值) 短路電流: lSC-Short Circuit Current(Tj =25): 2.3 2.8A (典型值最大值) 溫度系數: V

33、o/T-Output voltage Drift(0Tj125): 0.6 mV/ (最小值) 型號說明: 型號前綴H表示華昕電子HSMC簡寫 型號中間字母A表示電壓的正負誤差為3%型號中間字母B表示電壓的正負誤差為5% 型號后綴E表示封裝外形為 TO-220AB包裝規(guī)格：管裝，50PCS/管；2000PCS/盒 2.4.2 7805的封裝 工作特性2.5 11171117的實物圖和封裝以及封裝2.6 7915功能簡介7915為三端負穩(wěn)壓器電路,TO-220F封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應用圍廣。含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時，輸出電流可達1A。一般用78*和一塊79*三端穩(wěn)壓器對

34、稱連接的雙電源正負對稱電源沒有連續(xù)可調的功能，但是可以外接電阻實現輸出電壓值可各自單獨調節(jié)。主要特點:過熱保護短路保護輸出晶體管SOA 保護輸出電壓有：79*系列有5V、6V、8V、9V、10V、11V、12V、15V、18V、24V輸出電流可達1A7915極限值Ta=25VI輸入電壓(VO=-518V) 35V(VO=24V) 40VRJC熱阻結到殼 5/WRJA熱阻結到空氣 65/WTOPR工作結溫圍 0125TSTG貯存溫度圍 -65150引腳示意圖 管腳圖及封裝圖注：除了上面列出的元器件外，還有 7905、開關、 印刷電路板、導線、螺絲等等元器件。2.7 AD637功能簡介AD637的

35、精度高，具有擴展的頻率響應性能，-3dB帶寬可高達8MHz。這款轉換器圖下利用一個反相低通濾波器級來提供緩沖電壓輸出，其求平均值時間常數與輸入信號電平無關。除了總體性能改良之外，AD637還具有兩個獨特的特性：第一個特性是提供分母輸入，使該器件可用作平方器、均方器或平方根求和器向量求和，同時還有助于低頻( 10Hz)測量；第二個特性是提供片選功能，使用戶可以在不使用真有效值轉換器時例如調到直流量程的便攜式儀表，將其轉入省電狀態(tài)，以降低功耗。芯片選擇一般是使能，必須將TTL輸入電平拉低至0.8 V以下才能使真有效值轉換器進入待機狀態(tài)，此時其功耗只有原來的1/7。對于不需要片選功能的正常工作模式，

36、此引腳應懸空。當片選電平為低時，輸出引腳9進入高阻狀態(tài)。這種模擬三態(tài)工作方式允許將數個AD637的輸出并聯起來，并通過將片選拉至高電平來選擇所需的通道，由此便構成了一個有源多路復用器。AD637同其前款產品一樣，利用絕對值電路對輸入信號電壓進展全波整流。 引腳圖電源電路及有效值轉換電路的設計與實現3.1 電源 電源電路原理圖電源是各種電子系統與設備的源動力，電源系統出故障，會使整個電子備不能正常工作，因此電源性能的好壞直接影響到系統與設備工作質量和效率。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電，直流穩(wěn)壓電源是一種性能接近理想電壓源的直流電源。按調整元件工作狀態(tài)直流穩(wěn)壓電源分為線性穩(wěn)壓電源

37、和開關穩(wěn)壓電源兩大類。小功率電源多用線性穩(wěn)壓電路，其中三端集成穩(wěn)壓器由于使用方便，應用越來越廣泛。大功率電源多采用開關穩(wěn)壓電路，一般采用脈沖調制實現穩(wěn)壓。開關型穩(wěn)壓電路又分串聯型和并聯型，由于并聯型開關穩(wěn)壓電路易實現多組電壓輸出與負載間電氣隔離，因而應用較廣泛。 穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源的性能指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及電壓調節(jié)圍等；另一種是質量指標，包括穩(wěn)壓系數(或電壓調整率)、輸出電壓或電流調整率、紋波電壓紋波系數、溫度系數及負載穩(wěn)定度。穩(wěn)壓系數S：表示在負載電流與環(huán)境溫度保持不變的情況下，由于輸入電壓Ui的變化而引起的輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變

38、化量的比值，即：,S越小電源的穩(wěn)定性越好，通常S約為。輸出電阻Ro：又叫等效阻，表示當輸入電壓和環(huán)境溫度保持不變時，由于負載電流Io變化而引起的輸出電壓的變化量與負載電流的變化量的比值，即，可見如果Ro越小，則說明電流的變化量的比值，即可見如果Ro越小，則說明輸出電壓的變化越小，通常輸出電阻可小到1歐，甚至0.01歐。紋波系數：輸出直流電壓中的交流分量叫紋波電壓，紋波電壓占輸出直流電壓的百分比稱之為紋波系數，即顯然，越小越好。通常穩(wěn)壓電源的紋波電壓只有幾毫伏，甚至小于1毫伏。電壓溫度系數：當環(huán)境溫度變化時，引起的輸出電壓的變化量與溫度變化量 的比值，即，良好的穩(wěn)壓電源，應在環(huán)境溫度變化時，有效

39、地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定。環(huán)境溫度變化時，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定。負載穩(wěn)定度：又稱負載調整率，指在輸入電壓不變的情況下，負載電流的變化而引起的輸出電壓的變化率，通常用輸出電壓的相對變化量與負載電流變化量之比來表示，即，顯然，越小穩(wěn)壓電源的性能越好。 線性穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源指調整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源，是比擬早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。其特點是：輸出電壓比輸入電壓低；反響速度快、輸出紋波較小、工作產生的噪聲低、效率較低、發(fā)熱量波動或負載變換引起輸出電壓變化時，能自動調整使輸出電壓維持在原值。 直流穩(wěn)壓電源的組成 整流電路 利用具有單向導電性能的整流元件

40、如二極管等，將交流電轉換稱單向脈動直流電的電路稱為整流電路。整流電路按輸入電源相數可分為單相整流電路和三相整流電路，按輸出波形又可分為半波整流電路和全波整流電路。目前廣泛使用的是橋式整流電路。單相半波整流電路 圖下為單相半波整流電路的原理圖及工作波形。圖下a中變壓器T1將220V的交流電壓u1降為整流電路所需要的交流電壓u2，整流二極管D將u2變?yōu)閱蜗嗝}動的直流電壓。 (a)電路 (b)波形單相半波整流電路及工作波形電路的工作過程簡述如下：在u2的正半周時，整流二極管D加正向電壓而導通，假設忽略二極管本身的壓降，則負載兩端的輸出電壓等于變壓器二次側電壓，即u0=u2。在u2的負半周時，整流二極

41、管D加反相電壓而截止，此時負載上無電流流過，輸出電壓u0=0，電路工作波形如圖下所示。單相半波整流輸出電壓的平均值為：二極管截止時承受的最高反向電壓為u2的最大值Urm=，在選則整流二極管時，應選擇耐壓大于該值的管子，以免反向擊穿。由圖上可見，電路只在u2的正半周有輸出，所以稱為半波整流電路。半波整流電路構造簡單，使用元件少，但整流效率低，輸出電壓脈動大，因此，它只使用于要求不搞的場合。為了克制半波整流電路的缺點，常采用全波整流電路或橋式整流電路。單相全波整流電路 單相全波整流電路如圖下a所示，波形圖如圖下b所示。 單相全波整流電路 電路的工作過程與半波整流的分析相類似，在此不再熬述，根據圖上

42、b可知，全波整流電路輸出的直流電壓為半波整流電路的兩倍，即U0=0.9U2。在u2的一個周期，變壓器的每組只有一半的時間通過電流，整流二極管所承受的最大反向電壓為Urm= 單相橋式整流電路 如圖下所示，D1、D2、D3、D4四只整流二極管接成一個電橋，故稱為橋式整流，通常將其簡化為圖上b的形式。 b簡化電路 c工作波形 單相橋式整流電路及工作波形 橋式整流電路與半波整流電路相比擬，其輸出電壓高，脈動成分??；而與全波整流電路相比，每只二極管承受的反向峰值電壓低，變壓器利用率高，所以它的應用較為廣泛。 濾波電路 整流電路可以將交流電轉換為直流電，但脈動較大，許多電子設備需要平穩(wěn)的直流電源。這種電源

43、中的整流電路后面還需加濾波電路將交流成分濾除，以得到比擬平滑的輸出電壓。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲功能來實現的。 電容濾波電路 電容濾波電路如圖下a所示，波形圖如圖下b所示。電容濾波電路是按時間常數規(guī)律放電，放電時間常數為RlC,其值較大，所以電容兩端電壓下降的速度比u2下降的速度慢的多，負載電壓等于電容器兩端的電壓，即Uc降至時，二極管又導通，電容C再次充電。這樣循環(huán)下去，u2周期性變化，電容C周而復始地進展充電和放電，使輸出電壓脈動減小，輸出電壓的波行如圖下b所示。 單相半波整流電容濾波電路 電容C放電的快慢取決于時間常數的大小，時間常數越大，電容C放電越慢，輸出電壓U0就越平坦，

44、平均值也越高。一般常用如下經歷公式估算電容濾波時輸出電壓平均值。 半波：U0=U2 全波：U0=1.2U2 為了獲得較平滑的輸出電壓，一般要求即：式中T為交流電壓的周期。濾波電容C一般選擇體積小，容量大的電解電容。應注意，普通電解電容器有正、負極性，使用時正極必須接正。 78*和79*電路在使用78*與79*時要注意，采用TO-3金屬外殼封裝的78*系列集成電路，其金屬外殼為地端；而同樣封裝的79*系列的穩(wěn)壓器，金屬外殼是負電壓輸入端，因此，在由二者構成多路穩(wěn)壓電源時假設將78*的外殼接印刷電路板的公共地，79*的外殼及散熱器就必須與印制電路板的公共地絕緣，否則會造成電源短路。 利用7815和

45、7915集成穩(wěn)壓器，可以非常方便地組成輸出、電流1.5A的穩(wěn)壓電源，其電路如圖下所示，該電源僅用了一組整流電路，節(jié)約了本錢。 正、負對稱固定輸出的穩(wěn)壓電源通過介紹和比擬以及低頻功率放大器電路所需要電源信號，我們從上面介紹的電源電路中選擇由交流電源220變壓成正、負15V再通過整流器以及7805、7905、7915、7815調節(jié)轉化成我們低頻功率放大器所需要的電源信號。3.2 真有效值電路 真有效值電路原理圖所說的真有效值是指真正有效值的意思，其英文縮寫為TRMSTrue Root Mean Square，亦稱真均方根值。真有效值變換：負載網絡和取樣電阻上采集的是的交流電壓信號，如果直接送單片機

46、A/D進展處理，會增大系統誤差。為把系統誤差控制在題目要求的圍，我們在每一個信號的輸入和輸出級都進展有效的處理。為此，為測量交流電平電壓有效值的測量，采用RMS-DC變換器集成芯片AD637。AD637是AD公司RMS-DC產品中精度最高、帶寬最寬的，對于1VRMS的信號，它的3dB帶寬為8MHz,并且可以對輸入信號的電平以dB形式指示，另外，AD637還具有電源自動關斷功能，使得靜態(tài)電流眾3mA降至45A.，電路連接參考芯片手冊如圖-7?？梢詼y出任意波形交變信號的有效值，實驗數據說明，在電源為正負5V供電情況下，當輸入信號的頻率不大于2MHz時，其輸入信號的電壓有效值在0.7V4V圍能保證測

47、量誤差 。因此，我們在每個量程歸一化的最大輸出電壓應設定為4V有效值。AD637的精度高，具有擴展的頻率響應性能，-3dB帶寬可高達8MHz。這款轉換器圖下利用一個反相低通濾波器級來提供緩沖電壓輸出，其求平均值時間常數與輸入信號電平無關。除了總體性能改良之外，AD637還具有兩個獨特的特性：第一個特性是提供分母輸入，使該器件可用作平方器、均方器或平方根求和器向量求和，同時還有助于低頻( 10Hz)測量；第二個特性是提供片選功能，使用戶可以在不使用真有效值轉換器時例如調到直流量程的便攜式儀表，將其轉入省電狀態(tài)，以降低功耗。芯片選擇一般是使能，必須將TTL輸入電平拉低至0.8 V以下才能使真有效值

48、轉換器進入待機狀態(tài)，此時其功耗只有原來的1/7。對于不需要片選功能的正常工作模式，此引腳應懸空。當片選電平為低時，輸出引腳9進入高阻狀態(tài)。這種模擬三態(tài)工作方式允許將數個AD637的輸出并聯起來，并通過將片選拉至高電平來選擇所需的通道，由此便構成了一個有源多路復用器。AD637同其前款產品一樣，利用絕對值電路對輸入信號電壓進展全波整流。如圖下所示，轉換器的下一級電路將此直流信號取對數并翻倍，以執(zhí)行平方操作。然后，此局部的平方輸出傳遞至除法器級，在這一級輸入信號平方的對數減去真有效值輸出VOUT的對數。然后，指數電路實現反對數功能，得到。真有效值轉換器的最后局部濾波器級獲得上述結果后，對處理過的信

49、號求平均值，從而得到：因為在輸出處：所以:根據定義，這就是輸入電壓的真有效值值。補充說明：如圖下中虛線所示，分母輸入一般連接至VOUT引腳，以執(zhí)行VIN2/VOUT計算功能。但是，如果控制比例因子的分母輸入連接至固定直流電壓VE*T，則輸出為：E*T2IN/VV。這等于輸入的均方值除以如果使用-VE*T則是乘以固定比例因子。AD637的濾波器包含一個運算放大器/積分器，其求平均值時間常數由片25k反響電阻和外部求平均值電容CAV設置。RCAV 時間常數應比所測量的最低頻率的周期長，同時應使建立時間在合理圍。由于濾波器級輸出阻抗較低，因此不需要進一步的輸出緩沖。一般只有在需要有源濾波器來進一步減

50、少輸出紋波的應用中，才需要片緩沖放大器。3.3 裝配說明1本套件電源電路及有效值轉換電路，用標準的 橋式濾波雙端輸出以及AD637芯片電路，本電路設計合理。2 當拿到本套件后，對照元件清單逐一將數量清點一遍，并用萬用表將各元件測量一下。 3 在焊接時先焊小元件，再焊大元件，最后再焊集成塊的原則進展操作， 元件盡量 貼著底板，對號入座不得將元件插錯，由于集成塊 AD737 是雙排 8 腳直插式構造，焊接時請用尖鉻鐵頭進展快速焊接，如果一次不成功，應冷卻后再進展下一次焊接，以免損壞集成塊，焊接完成后應反復檢查有無虛，假錯焊，有無拖錫短路造成故障。電源電路有效值轉換電路都要按上述要求焊接組裝。第四章

51、 原理圖與PCB板的設計電路設計完成后就開場對電路的實際制作。使用計算機輔助設計工具進展電子電路設計繪制電路原理圖與印制電路板圖是現代電子工程技術人員必備的技能。在我國最普及的輔助設計軟件是Protel，我們使用的是Protel 99 SE 。本設計的電原理圖和印制電路板圖均使用Protel 99 SE完成。使用Protel 99 SE設計流程為： 制板設計思想PCB布局/布線網絡表原理圖 圖4-1設計流程圖4.1 畫原理圖的步驟1、 建立工作目錄；2、 啟動Protel；3、 設置工作環(huán)境：工作區(qū)域，字體；4、 創(chuàng)立新的設計；5、 創(chuàng)立新的文件；6、 給新文檔命名，對圖紙環(huán)境設置為了方便打印

52、我們這里設紙大小為A4；7、 加元件庫，在本次設計中我們主要用到常用元件庫Miscellaneous Devices.ddb和雜元件庫Protel DOS Schematic Libraries.ddb；8、 放置元件并按照開場所畫的原理圖連線；9、 加上電源和地；10、添加網絡標號；11、電氣規(guī)則檢查ERC；12、生成材料清單BON；13、生成網表NET；完成以上步驟以后在Protl 99 SE的文檔Documents中建立一個PCB Documents文件開場制作PCB。4.2 PCB板的布局原則1、 高電壓元件與低電壓元件要分開；2、 大電流元件與小電流元件分開；3、 模擬元件/局部與數

53、字元件/局部分開；4、 電源線/地線足夠寬，特別是地線要盡量寬；5、器件布局時首先考慮輸入輸出、固定孔等位置，然后是特殊器件和電路最后是阻容器件；6、 線寬和最小距離要適中；7、 布線忌出現直角；8、 接地：數字地、模擬地、單點接地、多點接地；9、 器件放置：水平或垂直；便于觀察和調整；4.3 布線規(guī)則我們一般在布線的時候都使用自動布線，那就要注意畫原理圖進展電氣規(guī)則檢查后ERC，建立原理圖的網絡表。建立電路板圖文件，再把網絡表導入進電路板圖，將元件人工排列到電路板上，排列的規(guī)則是電路的輸入端和輸出段分開；元件和元件之間的連線最短；安裝元件時元件之間不能互相干預。布線圍是在制止布線層確定的，一

54、般也就是電路板的板框尺寸。假設是需要鉆螺絲孔，注意在制止布線層的螺絲空不能布線。還要設置布線層，我們的設計使用的是單層板，所以還要注意設置布線層。設置銅膜線走線寬度，我們要求的是最小0.75mm，電源和地線應該更寬一些是1.5mm左右。一切設置完畢后，就可以啟動Auto Route/All菜單，進展自動布線，當布線完成后，在布線完成對話框中觀察布線的布通率。假設為100%，就說明所有連接銅膜線全部完成。假設不能100%布通，則需要回到預拉線狀態(tài)重新布置元件、調整線寬后再布線。假設對有些元件的布置或布線不滿意，可以使用Tool/Un-Route/All菜單，去掉布線，恢復預拉線，重新安排元件后再

55、布線。當對有些線的走線方式不滿意，還可以人工對那些線進展修改。當對布線認可后，根據需要增加填充、鋪銅和輪廓。設計布線圖如下：圖 PCB布線圖4.4 PCB板的制作完成以上步驟以后就開場制板，制板的過程就是在Protel 99 SE中建立打印文檔將上面完成的布線圖打印在熱轉印紙上，再通過熱轉印機轉印到PCB板上。 最后將印制完成后的板子腐蝕、打孔后就完成了PCB的制作過程。第五章 元器件的安裝與調試5.1焊接的根本知識首先是選擇電烙鐵。對于小型的電子制作工程，20W的烙鐵就能滿足要求。如果初學焊接時使用大功率烙鐵，很容易燙壞元件。再次，注意焊錫與助焊劑的選用。千萬不要使用酸性助焊劑，否則對烙鐵頭

56、和電路板都有腐蝕作用。最好使用含松香芯的焊錫絲，用松香或松香酒精溶液作助焊劑。砂紙打磨是重要的過程，否則更難上錫甚至上不上錫。正確的方法是用細砂紙輕磨幾下，再用烙鐵頭磨蹭引腳。如果引腳只有少數部位能上錫，這種元器件就得用砂紙多磨幾下引腳，否則會成為虛焊的隱患。搪錫后，將引腳插入通孔，用鑷子夾住引腳根部，再用烙鐵接觸引腳和通孔。一旦焊錫流滿通孔，應立即移開烙鐵。此時應注意：第一，烙鐵應與引腳接觸；第二，焊接的時間要短，一般不宜超過三秒；第三，撤離烙鐵后千萬不可晃動引腳，必須要焊錫凝固后再松開鑷子。焊接質量可從焊錫是否填滿通孔、焊點是否圓滑光亮來判斷。對于焊點周圍的松香焊渣，可用乙醇擦去，千萬不要

57、使用含有氯化物的溶劑、汽油或肥皂水。焊接的要求1、 電連接性能良好；2、 有一定的機械強度；3、 光滑圓潤。 造成焊接不好的原因1、 焊錫用量過多，形成焊點的錫堆積；焊錫過少，就缺乏一包裹焊點。2、冷焊。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間缺乏，焊錫未完全熔化，浸潤，焊錫外表不光亮不光滑，有細小裂紋如同豆腐渣一樣！。3、 夾松香焊接。焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香，造成電連接不良。4、 焊錫的連橋。指焊錫量過多，造成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及細小印刷電路板進展焊接時要尤為注意。5、 焊劑過量。焊點周圍松香殘渣很多。當少量松香殘渣留時，可以用電烙鐵再輕輕加熱一下，讓松香揮發(fā)掉，也可

58、以用蘸有無水酒精的棉球，擦去多余的松香或焊劑。6、 焊點外表的焊錫形成鋒利的突尖。是由于加熱溫度時間過長或焊劑過多掌握不當，以及烙鐵離開焊點時角度不當造成的。安裝工藝及焊接考前須知1、元器件的裝插焊接應遵循先小后大，先輕后重，先低后高，先里后外的原則，這樣有利于裝配順利進展。2、在瓷介電容、電解電容及三極管等元件立式安裝時，引線不能太長，否則降低元器件的穩(wěn)定性；但也不能過短，以免焊接時因過熱損壞元器件。一般要求距離電路板面2mm，并且要注意電解電容的正負極性，不能插錯。3、集成電路的焊接：AD737為雙列8腳扁平式封裝，在焊接時，首先要弄清引線腳的排列順序，并與線路板上的焊盤引腳對準，核對無誤

59、后，先焊接1、8腳用于固定IC，然后再重復檢查，確認后再焊接其余腳位。由于IC引線腳較密，焊接完后要檢查有無虛焊，連焊等現象，確保焊接質量。52 元器件的選用及安裝在安裝元件時，我們應該對你所選的元件進展檢測。每個元器件都要到達電路所需的要求后，再進展元器件的安裝焊接，在安裝焊接時應注意防止虛焊、假焊現象，并且要注意掌握焊接時間。如果焊接時間過長就有可能將元器件損壞。安裝考前須知：1、 本制作套件中，對信號局部電路元件的安裝，盡量讓元件靠近電路板，即把元件全部插到底后焊接，焊接時所選用的焊錫絲盡量選用含錫量較高的產品，假設用到松香作為助焊劑，一定要保持電路板上的清潔，否則元器件引腳較長及電路板上留有較多的松香，會使得電路的分布電容增加，使得信號局部電路不穩(wěn)定，從而影響整機的性能；2、烙鐵一股選用熱式(2035 W或調溫式(烙鐵的溫度不超過300)，烙鐵頭選用小圓錐形。加熱時應盡量使烙鐵頭接觸印制板上銅箔和元器件引線。對于較大的焊盤(直徑大于5 mm)，焊