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控压型DC-DC变换器电流环路补偿设计

控压型DC-DC变换器电流环路补偿设计
控压型DC-DC变换器电流环路补偿设计

固定频率峰值电流模式PWM(Pulse WidthModulation)DC-DC变换器同传统的电压模式控制相比,具有瞬态响应好,输出精度高,带载能力强等优点,因而被广泛应用。作为重要的模拟单元,斜坡补偿电路和电流采样电路是电流模式PWM控制的根基,对电流模式控制中电流环路的稳定性起着重要作用。

1电路结构

图1所示是典型峰值电流模式PWM Boost DC-DC控制系统的结构框图。当电压外环的电压反馈信号经过误差放大器放大得到的误差信号VE送至PWM比较器后,将与电流内环的一个变化的、其峰值代表输出电感电流峰值的三角波或梯形尖角状合成波信号VE比较,从而得到PWM脉冲关断阈值。即:

在(1)式中:第一项为斜坡补偿部分,用于保证电流环路的稳定;第二项反映了电感电流的大小,通常由电流采样电路产生;第三项用于产生一个固定的基础电平,以为PWM比较器输入端图1典型峰值电流模式PWMBoostDC—DC控制系统框图提供一个合适的直流工作点。

因此,峰值电流模式控制不是用电压误差信号直接控制PWM脉冲宽

度,而是通过控制峰值输出端的电感电流大小,然后来间接地控制PWM 脉冲宽度。

但是,电流模式的结构决定了其应用时存在电流内环在占空比大于50%时的开环不稳定现象、亚谐波振荡、非理想的环路响应,以及容易受噪声影响等几个固有缺点。针对上述问题,在环路的补偿方式上,除了电压环路的RC串联补偿之外,还必须对电流环路进行补偿,以满足电流环路的稳定性要求。有效的解决方法是采用斜坡补偿技术,并在提高电流采样精度的同时降低采样损耗,以保证电流环路的稳定。

本文利用对振荡器充放电电容上的电压作V/I转换来得到稳定且斜率

易于调节的补偿斜坡,同时采用功率SENSEFET作为采样器件,并结合设计简洁的V/I变换,使采样系数不受温度和工艺的影响,从而在得到较高精度采样值的同时,还减低了损耗。

2电路原理分析

2.1斜坡补偿

图2给出了在误差信号VE上叠加斜坡补偿电压的方法。VE为电压反馈回路的误差放大信号,实线波形为未加扰动的电感电流,虚线为叠加△I0扰动量的电感电流,D为占空比,m1、m2分别为采样得到的等效电感电流的上升和续流斜率。

由图2(a)、(b)可知,若没有斜坡补偿,在下一个周期,该扰动电流为:

而经过n个周期后,由△I0引起的电流误差△In为:

由式(3)可以看出,当m2

故系统稳定;而当m2style="color:rgb(51,51,51);font-family: "Microsoft yahei";font-size:18px;font-style:normal; font-variant-ligatures:normal;font-variant-caps:normal;font-weight:

400;letter-spacing:normal;orphans:2;text-align:left;text-indent: 0px;text-transform:none;white-space:normal;widows:2;word-spacing: 0px;-webkit-text-stroke-width:0px;text-decoration-style:initial; text-decoration-color:initial;">m1,即D>50%时,电流误差△In将逐渐放大,从而导致系统不稳定。

图2(c)是D>50%时,叠加补偿电压后的电感电流波形。对于该波形,有:

显然,要使环路稳定,必须使△I1<△Io,即满足:

结合(5)和(6)两个式子可以得到:

由此可见,当时,可在最坏情况下(D=100%,即m2>>m1)满足系统的开环稳定性要求。

图1所示的电路同时给出了在电流反馈电压上叠加斜坡补偿电压的方法。通过比较分析可知,两种补偿方法在效果上是等效的,但是第二种方法中的电路实现相对更简单,因此较为常用。

2.2电流采样原理与方法

传统电流采样方法是在开关管的电流通路上串接检测电阻,这样不仅降低了DC-DC转换器的效率,而且对于传统工艺来说,制作这样的小电阻也很困难。为了弥补这些不足,本文在SENSEFET采样方法的基础上,加入了简洁的V/I变换电路,从而形成了一种结构简单且精度较高的采样电路,其电路主体如图l中的采样电路所示。其中MM为POWER FET,其宽长比设计的非常大,可以减小其导通阻抗(本电路的典型值为150mΩ);Ms为SENSE FET;检测电阻RSEN可利用工作在线性区MOS管的导通阻抗特性,使其宽长比与Ms相同,因此,导通阻抗与Ms的相等,记为RSEN。为了减小采样损耗,一般必须使(W/L)MM<<(W/L)Ms。

设(W/L)Ms:(W/L)MM=n(n的取值一般不低于100),开关管电流为IM,则有:

采样电压VSEN经过简洁实用的V/I转换电路后,可将其转换成所需要的采样电流信号ISEN,然后与斜坡电流信号ISLOPE在R∑进行叠加,就可得到所需的电压V∑。

3改进型电路设计

3.1斜坡产生电路

图3所示是一种改进型斜坡产生电路,图中,MP5、MP6为匹配的差分对管:Q1、Q2匹配(rCE(Q1)=rCE(Q2),为负载管,它们的发射极面积相等,为Q3的两倍。负载管Q1、Q2采用三极管,可在高匹配性的同时大大减小噪声影响。在Q2的集电极与基极之间加一个射极输出的晶体管Q4,可以减小Q2和Q3基极电流对ID(MP6)的分流;而在Q2和Q3的基极与地之间加电阻R4,则可用来提高Q4的β。Vc为片内振荡器充放电电容上的锯齿波电压,Vc的变化范围为V1-V2。其中V2和V1分别为振荡器充放电的高、低设定电压值。

此电路主要任务是将电容上的锯齿波电压转换成所需要的斜坡电流。

3.2电流采样电路

图4所示为本系统中的电流采样电路。该电流采样电路由三部分组成:采样电路、缓冲级电路和电压/电流(V/I)转换电路。其中采样电路采样得到反映电感电流的电压VSEN后,可经过优化处理的缓冲级电路进行电平平移,从而得到VSEN’,以避免采样电压受到后级电路的影响,即:

最后,VSEN’经过V/I转换电路,就可以转换成所需要的电流信号ISEN,以便和ISLOPE进行叠加。

因为图4中的Q1和Q2匹配,偏置相同,所以Q1和Q2的发射极电压近似相等,即:V2≈V3,因而可为v∑提供一个合适的直流电平。

4仿真结果

采用0.6μm BCD工艺时,可对设计的电路进行仿真验证。仿真条件为供电电压VIN=5V,输出电压VOUT=13V,负载电流为500mA。由仿真条件可知,占空比D>50%,但必须引入斜坡补偿以保证电流环路的稳定。

图5所示是整体电路在典型情况下(D>50%),加入斜坡补偿的仿真波形。其中,图5(a)是电感实际的电流波形。其电感电流峰值为Iinductor_PEAK=1.796A;图5(b)是采样得到的电感电流波形,其采样电感电流峰值为Isensc_PEAK=10.505μA。

由于设计中的典型值R2=R3=10kΩ,RDS(MM)=150mΩ,RDS(MS)=15Ω,n=100,故其电流采样系数α为:7.5x10-6,采样精度为77.9%。

图5(c)是斜坡补偿电路产生的斜坡电流波形,实测的补偿斜坡的斜率为5.487A /s,时钟CLK为1.2MHz,占空比为85.7%,T1=685.563ns。由于本设计中的典型值为:

V1=0.4V,V2=1V,R=65kΩ。

故可得其补偿斜坡的斜率为:m=6.732A/s。

因此可知,本设计的补偿斜坡已经达到较高精度(81.5%),可以满足设计要求;

图5(d)是电感电流采样值与补偿斜坡的合成波形。可以看出,其斜坡补偿的加入有效的抑制了亚谐波振荡。

5结束语

本文针对峰值电流模式DC-DC转换器固有的不稳定性,设计了斜坡补偿电路。采用固定斜率补偿技术,虽然在小占空比条件下会减弱电流模式PWM控制的优点,但其电路结构简单,容易调节,可降低设计难度,同时针对一般的便携式设备,完全可以满足应用要求;而电流采样电路使用SENSE FET,同时结合缓冲级和V /I转换电路,可在采样精度得到提高的同时减小损耗。因此,本设计中的两个V/I转换电路可以较好地移植到其它DC-DC变换器电路中。

目前,本电路已经应用在一款升压型DC-DC芯片中,并且已经完成了前期仿真。仿真结果达到了预期要求,证明了该电路的可行性。

高频压控振荡器设计

前言 (1) 1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2) 1.1工作原理 (2) 1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2) 2高频压控振荡器电路设计 (4) 2.1设计的资料及设备 (4) 2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4) 2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (4) 2.4实验电路的基本参数 (5) 2.5实验电路原理图 (6) 3高频压控振荡器电路的仿真 (7) 3.1M ULTISIM软件简介 (7) 3.2M ULTISIM界面介绍 (8) 3.2.1电路仿真图 (9) 3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (9) 3.3典型点的频谱图 (9) 4高频压控振荡器电路实现与分析 (16) 4.1实验电路连接 (16) 4.2实验步骤 (16) 4.3实验注意事项 (18) 4.4硬件测试 (19) 5心得体会 (21) 参考文献 (22)

压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中,在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中,使用电压控制电容器(变容管),可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。 压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元,在很大程度上决定了锁相环的性能。在多种射频工艺中,COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。 压控振荡器(VCO)在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品,他们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面的贴装的射频集成电路(RFIC)VCO继承了近百来工程研究成果。在这段历史当中。VCO技术一直在不断地改进中,产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。 对压控振荡器的技术要求主要有:频率稳定度好,控制灵敏度高,调频范围宽,频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄;RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC压控振荡器居二者之间。 压控振荡器可分为环路振荡器和LC振荡器。环路振荡器易于集成,但其相位噪声性能比LC振荡器差。为了使相位噪声满足通信标准的要求,这里对负阻RC压控振荡器进行了分析。

压控振荡器的设计与仿真.

目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)

压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计 电子信息工程(非师范类)专业 指导教师 摘要:ADS可以进行时域电路仿真,频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计,并可对设计结果进行成品率分析与优化,大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计,设计出满足设计目标的系统,具有良好的输出功率,相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始,通过ADS软件仿真完成了有源器件选型,带通滤波器选型,振荡器拓扑结构确定,可变电容VC特性曲线,瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字:压控振荡器,谐波平衡仿真,ADS 1 引言 振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色,具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期,它就在发射机中用来产生高频载波电压,在超外差接收机中用作本机振荡器,成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展,振荡器的用途也越来越广泛,例如在无线电测量仪器中,它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中,它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中,压控振荡器(VCO)是其关键部件,特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重,可以毫不夸张地说在电子通信技术领域,VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。 人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代,无论是理论上还是电路结构和性能上,无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的

开关电源闭环反馈响应及测试

开关电源闭环反馈响应及测试 开关电源依靠反馈控制环路来保证在不同的负载情况下得到所需的电压和电流。反馈控制环路的设计影响到许多因素,包括电压调整、稳定性和瞬态响应。当某个反馈控制环路在某个频率的环路增益为单位增益或更高且总的相位延迟等于360 时,反馈控制环路将会产生振荡。稳定性通常用下面两个参数来衡量: 相位裕量:当环路增益为单位增益时实际相位延迟与360 间的差值,以度为单位表示。 增益裕量:当总相位延迟为360 时,增益低于单位增益的量,以分贝为单位表示。 对多数闭环反馈控制系统,当环路增益大于0dB时,相位裕量都大于45 (小于315 )。当环路相位延迟达到360 时,增益裕量为-20dB或更低。 如果这些条件得到满足,控制环将具有接近最优的响应;它将是无条件稳定的,即不会阻尼过小也不会阻尼过大。通过测量在远远超出控制环通常操作带宽的情况下控制环的频率响应,可以保证能够反映出所有可能的情况。 一个单输出开关电源的控制环增益和相位响应曲线。测量是利用一个GP102增益相位分析仪(一种独立的用来评价控制环增益和相位裕量的仪器)进行的,然后输入到电子表软件中。 在这一例子中,从0dB增益交点到360 测量得到的相位裕量为82 (360 到 278 )。从0dB增益交点到相位达到360 的增益裕量为-35dB。把这些增益和相位裕量值与-20dB增益裕量和60 相位裕量的目标值相比较,可以肯定被测试电源的瞬态响应和调节是过阻尼的,也是不可接受的。 0dB交点对应的频率为160Hz,这导致控制环的响应太慢。理想情况下,在1或2KHz处保持正的环增益是比较合适的,考虑到非常保守的增益和相位裕量,不必接近不稳定区即可改善控制环的动态特性。当然需要对误差放大器补偿器件进行一些小的改动。进行修改后,可以对控制环重新进行测试以保证其无条件稳定性。通常可利用频率响应分析仪(FRA)或增益-相位分析仪进行这种测量。这些仪器采用了离散傅里叶变换(DFT)技术,因为被测信号经常很小且被掩盖在噪声和电源开关台阶所产生的失真中。DFT用来从中提取出感兴趣的信号。 测试信号注入 为进行测量,FRA向控制环中注入一个已知频率的误差信号扰动。利用两个FRA通道来判断扰动要多长时间才能从误差放大器输入到达电源输出。 扰动信号应该在控制环反馈信号被限制在单条路径的地方注入,并且来自低阻抗的驱动源。连接到电源输出或误差放大器输出的反馈路径是注入扰动信号的好地方。 通过信号发生器通过一个隔离变压器连接到测试电路,以保证FRA信号发生器和被测试电路间的电气隔离。注入方法将扰动信号注入到误差放大器的输入。对于电源输出电压在FRA最大输入电压限制以内的情况,这一方法是合适的。 如果被测量电源的输出电压比FRA最大输入电压还要高,那么第一种注入方法就不适用了。扰动信号被注入到误差放大器的输出,此处的控制环对地电压比较低。如果电源电压超过FRA输入范围则应采用这种注入方法。

6种最常用恒流源电路的分析与比较

6种最常用恒流源电路的分析与比较 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源,也需要输入阻抗为无限大的恒流源,以下是几种单极性恒流电路: 类型1: 特征:使用运放,高精度 输出电流:Iout=Vref/Rs

类型2: 特征:使用并联稳压器,简单且高精度 输出电流:Iout=Vref/Rs 检测电压:根据Vref不同(1.25V或2.5V) 类型3: 特征:使用晶体管,简单,低精度 输出电流:Iout=Vbe/Rs 检测电压:约0.6V

类型4: 特征:减少类型3的Vbe的温度变化,低、中等精度,低电压检测 输出电流:Iout=Vref/Rs 检测电压:约0.1V~0.6V

类型5: 特征:使用JEFT,超低噪声 输出电流:由JEFT决定 检测电压:与JEFT有关 其中类型1为基本电路,工作时,输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压 Vs(Vs=Rs×Iout)相等,如图5所示, 图5 注:Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差,当这种情况不允许时,可采用图6所示那样采用FET管

图6 Is=Iout-I G 类型2,这是使用运放与Vref(2.5V)一体化的并联稳压器电路,由于这种电路的Vref高达2.5V,所以电源利用范围较窄 类型3,这是用晶体管代替运放的电路,由于使用晶体管的Vbe(约0.6V)替代Vref的电路,因此,Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中,从而的不到期望的精度 类型4,这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路,由于检测电压也低于0.1V左右,应此,电源利用范围很宽 类型5,这是利用J-FET的电路,改变R gs 可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS,由于噪声也很小,因此,在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值,在该电路中不接R GS,则电流值变成I DSS,这样,J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路,但除了类型2以外,若改变Vref极性与使用的半导体元件,则可以变成电流吐出型电路。

压控振荡器原理和应用说明

压控振荡器(VCO 一应用范围 用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。 二基本工作原理 利用变容管结电容Cj 随反向偏置电压VT 变化而变化的特点(VT=OV 时Cj 是最大值,一 般变容管VT 落在2V-8V 压间,Cj 呈线性变化,VT 在8-10V 则一般为非线性变化,如图1 所示,VT 在10-20V 时,非线性十分明显),结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器,当 改变变容管的控制电压,振荡器振荡频率随之改变,这样的振荡器称作压控振荡器(VCO 。 压控振荡器的调谐电压 VT 要针对所要求的产品类别及典型应用环境(例如用户提供调谐要 求,在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等 )来选择或设计,不同的压控振荡器, 对调谐电压VT 有不同的要求,一般而言,对调谐线性有较高要求者, VT 选在1-10V ,对宽 频带调谐时,VT 则多选择1-20V 或1-24V 。图1为变容二极管的V — C 特性曲线。 图1变容二极管的V — C 特性曲线 三压控振荡器的基本参数 1工作频率:规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率,通常单位为“ MHZ 或 “GHz 。 2输出功率:在工作频段内输出功率标称值,用 Po 表示。通常单位为“ dBmW 。 3输出功率平稳度:指在输出振荡频率范围内,功率波动最大值,用△ P 表示,通常 单位为“ dBmW 。 4调谐灵敏度:定义为调谐电压每变化1V 时,引起振荡频率的变化量,用 MHz/ △ VT 表示,在线性区,灵敏度最咼,在非线性区灵敏度降低。 5谐波抑制:定义在测试频点,二次谐波抑制 =10Log (P 基波/P 谐波)(dBmw )。 6推频系数:定义为供电电压每变化1V 时,引起的测试频点振荡频率的变化量,用 MHz/V 表 示。 7相位噪声:可以表述为,由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱,在偏移主振 f0为fm 的带内,各杂散能量的总和按fin 平均值+15f0点频谱能量之比,单位为dBC/Hz 相位噪 声特点是频谱能量集中在f0附近,因此fm 越小,相噪测量值就越大,目前测量相噪选定 WV) 0 8 10

大电流恒流源放电回路及其分析

大电流恒流源放电回路及其分析李冬梅(茂名学院计算机与电子信息学院) 摘要:在经济飞速发展的今天,各种大容量可高倍率放电的电池的需求量越来越多,在使用前,都需要放电测试,而通常的测试设备电流值太小,如何实现大电流恒流放电,同时又经济、安全、可靠,大电流和小电流放电对电路的要求差别很大,放电回路需要重点考虑。本文针对大电流恒流放电回路进行设计,并对其实际问题进行分析。 关键词:恒流源放电 0引言 随着电池使用的迅速增长,对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。在电子信息时代,对移动电源的需求快速增长,对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。本文根据电池的特点,设计了放电电流可达50A的放电电路。此电路经济、实用,简单、安全、可靠。 1恒流放电机理 此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围:1A~50A分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 1.1控制回路放电的方式为恒流放电,根据需要设置电流,根据需要送来的控制数据,对电池放电进行实时控制。电流值从1A到50A可调。要实现50A这么大的电流,考虑管子的选取以及散热的需求,一路放电回路很难实现,因此采用两路并联的放电回路实现,要控制这两路并联的回路,根据显示要求电流并不需要连续可调,可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。 此电路实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围:1A~50A 分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 如图所示,根据实际需要的设定,控制数字电位器9312向运放TL062提供需要的电位。实现放电电流分级设置,每级为200mA。 1.2恒流放电回路如果恒流放电时的电流不够稳定,对电池的测试有影响,因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路,如图所示,由运算放大器、基准电压源和大电流MOS管负载组成,它的电流由基准电压决定,运放电路工作在负反馈放大状态[1]。MOS管工作在放大区。根据需要对电流值进行预制,采用合适的处理器输出相应的数字信号,通过数字电位器的基准电压,压控恒流源输出相应的电流,压控恒流源时闭环负反馈系统,实现恒流,电流需要采样后经A/D转换反馈到处理器,处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。使用此种负反馈,实际测试时,放电电流测量准确度可达:±(0.5FS+0.3RD)%,实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。 此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的MOS管组成,电流大小由运放的同相输入端决定,因电流较大故采用两组独立工作的电路。在多个电池同时放电时,采用循环采样的方式,采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压;电流采用计算的方法获得,采样放电电阻的电压,电流由电压和电阻计算得到,由于电阻的值不一定很一致,可以采用软件校准。采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。经实验验证,此电路稳定性很好,在50A电流放电时每路的电流都很稳定。 MOS管采用IRF3710,IRF3710参数:R DS(ON)=0.025I D=57A,V GS:±20V[3]。只要采取足够的散热措施,IRF3710完全可以满足需要。要在短时间将电池能量释放出来,对散热设备的设计需要充分考虑。MOS管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片,因为此电路是大电流放电,会在短时间内将电池能量以热能的形式释放,因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。 在进行采样设计时,要考虑到两路电路很难做到完全对称,电流采样采用两路分别采样,在10A以下,单路导通,10A以上,两路同时导通。由于电流很大,不能直接采样,需要接采样电阻R13和R28,放电回路的R1和R30的阻值很小,在62mΩ左右,采用鏮铜丝做成,由于此部分不能做到完全一致,因此计算的电流不准,这方面需要通过软件校准。通过软件校准后,工作情况良好,达到实际需要和精度要求。 2结语 此回路采用两个数字电位器实现对放电电流的控制,采用压控恒流源负反馈电路实现大电流放电功能。使用并联回路,如果需要更大电流时,可以再并联恒流源回路。在控制过程中采用需要的处理器,合理设计接口电路和解决散热问题,就可以使用在各种大电流放电的电池检测设备中。 参考文献: [1]崔玉文,艾学忠,杨潇.实用恒流源电路设计[J].电子测量技术.2002年第五期:25-26. [2]李婷婷,李洪波.数控大功率精密恒流源设计[J].通信电源技术.2006年9月.第23卷第5期:35-37. [3]https://www.doczj.com/doc/1a14991846.html,. 至少6头,多至60头以上,随着灌装头数的增加,灌装能力也不断提高,虽然灌装机的头数有多有少,但其基本工作原理是一样的。灌装阀是储液箱、气室(充气室、排气室、真空室等)和灌装容器三者之间的流体通路开关,根据灌装工艺要求,能依次对有关通路进行切换。 2.4真空系统是由真空泵、空气过虑装置和电气控制系统组成。该系统直接影响灌装速度和精度。本机选用了进口真空泵(水环式真空泵),确保了真空系统的可靠性。 真空泵由变频器控制,同时,真空表可随时反映灌装时的真空度,并可通过阀门控制量的大小,待真空泵的负压值达到所需值后,一般真空度保持在0.01~0.06Mpa之间,按下变频器面板上的按钮,灌装机开始转动。 参考文献: [1]刘姗姗,宋秋红.屋顶包饮品纸盒灌装机气动理盖机构的设计研究[J].食品工业.2007.05. [1]Liu Shanshan,Song Qiuhong.Resarch&Development For Spout Applicator of Gable Top Beverage Filler[J].The Food Industry,2007,05. [2]丁毅,贾向丽,李国志.基于ADAMS的润滑脂灌装机的设计[J].包装与食品机械.2007.06. [2]DING Yi,JIA Xiang-li,LI Guo-zhi.The Design of Lubricate Grease Fill Machine Based on ADAMS[J].Packaging and Food Machinery, 2007,06. 图1恒流源放电电路 (上接第255页) 实用科技 256

开关电源反馈设计

第六章 开关电源反馈设计 除了磁元件设计以外,反馈网络设计也是开关电源了解最少、且非常麻烦的工作。它涉及到模拟电子技术、控制理论、测量和计算技术等相关问题。 开关电源环路设计的目标是要在输入电压和负载变动范围内,达到要求的输出(电压或电流)精度,同时在任何情况下应稳定工作。当负载或输入电压突变时,快速响应和较小的过冲。同时能够抑制低频脉动分量和开关纹波等等。 为了较好地了解反馈设计方法,首先复习模拟电路中频率特性、负反馈和运算放大器基本知识,然后以正激变换器为例,讨论反馈补偿设计基本方法。并介绍如何通过使用惠普网络分析仪HP3562A 测试开环响应,再根据测试特性设计校正网络和验证设计结果。最后对仿真作相应介绍。 6.1 频率响应 在电子电路中,不可避免存在电抗(电感和电容)元件,对于不同的频率,它们的阻抗随着频率变化而变化。经过它们的电信号不仅发生幅值的变化,而且还发生相位改变。我们把电路对不同频率正弦信号的输出与输入关系称为频率响应。 6.1.1 频率响应基本概念 电路的输出与输入比称为传递函数或增益。传递函数与频率的关系-即频率响应可以用下式表示 )()(f f G G ?∠= 其中G (f )表示为传递函数的模(幅值)与频率的关系,称为幅频响应;而∠?(f )表示输出信号与输入信号的相位差与频率的关系,称为相频响应。 典型的对数幅频响应如图6.1所示,图6.1(a)为幅频特性,它是画在以对数频率f 为横坐标的单对数坐标上,纵轴增益用20log G (f )表示。图6.1(b)为相频特性,同样以对数频率f 为横坐标的单对数坐标上,纵轴表示相角?。两者一起称为波特图。 在幅频特性上,有一个增益基本不变的频率区间,而当频率高于某一频率或低于某一频率,增益都会下降。当高频增高时,当达到增益比恒定部分低3dB 时的频率我们称为上限频率,或上限截止频率f H ,大于截止频率的区域称为高频区;在低频降低时,当达到增益比恒定部分低3dB 时的频率我们称为下限频率,或下限截止频率f L ,低于下限截止频率的区域称为低频区;在高 频截止频率与低频截止频率之间称为中频区。在这个区域内增益基本不变。同时定义 L H f f BW -= (6-1) 为系统的带宽。 6.1.2 基本电路的频率响应 1. 高频响应 在高频区,影响系统(电路)的高频响应的电路如图6.2所示。以图6.2a 为例,输出电压与输入电压之比随频率增高而下降,同时相位随之滞后。利用复变量s 得到 R s C sC R sC s U s U s G i o +=+== 11 /1/1)()()( (6-2) 对于实际频率,s =j ω=j 2πf ,并令 BW f H 103 103 (b) 图6.1 波特图

控压型DC-DC变换器电流环路补偿设计

固定频率峰值电流模式PWM(Pulse WidthModulation)DC-DC变换器同传统的电压模式控制相比,具有瞬态响应好,输出精度高,带载能力强等优点,因而被广泛应用。作为重要的模拟单元,斜坡补偿电路和电流采样电路是电流模式PWM控制的根基,对电流模式控制中电流环路的稳定性起着重要作用。 1电路结构 图1所示是典型峰值电流模式PWM Boost DC-DC控制系统的结构框图。当电压外环的电压反馈信号经过误差放大器放大得到的误差信号VE送至PWM比较器后,将与电流内环的一个变化的、其峰值代表输出电感电流峰值的三角波或梯形尖角状合成波信号VE比较,从而得到PWM脉冲关断阈值。即: 在(1)式中:第一项为斜坡补偿部分,用于保证电流环路的稳定;第二项反映了电感电流的大小,通常由电流采样电路产生;第三项用于产生一个固定的基础电平,以为PWM比较器输入端图1典型峰值电流模式PWMBoostDC—DC控制系统框图提供一个合适的直流工作点。 因此,峰值电流模式控制不是用电压误差信号直接控制PWM脉冲宽

度,而是通过控制峰值输出端的电感电流大小,然后来间接地控制PWM 脉冲宽度。 但是,电流模式的结构决定了其应用时存在电流内环在占空比大于50%时的开环不稳定现象、亚谐波振荡、非理想的环路响应,以及容易受噪声影响等几个固有缺点。针对上述问题,在环路的补偿方式上,除了电压环路的RC串联补偿之外,还必须对电流环路进行补偿,以满足电流环路的稳定性要求。有效的解决方法是采用斜坡补偿技术,并在提高电流采样精度的同时降低采样损耗,以保证电流环路的稳定。 本文利用对振荡器充放电电容上的电压作V/I转换来得到稳定且斜率

几种简单恒流源电路1

几种简单的恒流源电路 恒流电路应用的范围很广,下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。 1.由7805组成的恒流电路,电路图如下图1所示: 电流I=Ig+VOUT/R,Ig的电流相对于Io是不能忽略的,且随Vout,Vin及环境温度的变化而变化,所以 这个电路在精度要求有些高的场合不适用。 2.由LM317组成的恒流电路如图2所示,I=Iadj+Vref/R,他的恒流会更好,另外他是低压差稳 压IC。 摘要:本文论述了以凌阳16位单片机为控制核心,实现数控直流电流源功能的方案。设计采用MOSFET和精密运算放大器构成恒流源的主体,配以高精度采样电阻及12位D/A、A/D转换器,完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制,实现了10mA~2000mA范围内步进小于2mA恒定电流输出的功能,保证了纹波电流小于0.2mA,具有较高的精度与稳定性。人机接口采用4×4键盘及LCD液晶显示器,控制界面直观、简洁,具有良好的人机交互性能。 关键字:数控电流源 SPCE061A 模数转换数模转换采样电阻 一、方案论证 根据题目要求,下面对整个系统的方案进行论证。 方案一:采用开关电源的恒流源 采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。当电源电压降低或负载电阻Rl降低时,采样电阻RS上的电压也将减少,则 SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大,从而BG1导通时间变长,使电压U0回升到原来的稳定值。BG1关断后,储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时,原理与前类似,电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值,从而达到稳定负载电流Il的目的。 图 1.1 采用开关电源的恒流源 优点:开关电源的功率器件工作在开关状态,功率损耗小,效率高。与之相配套的散热器体积大大减小,同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。 缺点:开关电源的控制电路结构复杂,输出纹波较大,在有限的时间内实现比较困难。 方案二:采用集成稳压器构成的开关恒流源 系统电路构成如图1.2所示。MC7805为三端固定式集成稳压器,调节,可以改变电流的大小,其输出电流为: ,式中为MC7805的静态电流,小于10mA。当较小即输出电流较大时,可以忽略,当负载电阻 变化时,MC7805改变自身压差来维持通过负载的电流不变。

压控LC电容三点式振荡器设计及仿真

实验二压控LC 电容三点式振荡器设计及仿真 一、实验目的 1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。 2、了解和掌握压控振荡器电路原理。 3、理解电路元件参数对性能指标的影响。 4、熟悉电路分析软件的使用。 二、实验准备 1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。 2、学习压控振荡器的工作原理。 3、认真学习附录相关内容,熟悉电路分析软件的基本使用方法。 三、设计要求及主要指标 1、采用电容三点式西勒振荡回路,实现振荡器正常起振,平稳振荡。 2、实现电压控制振荡器频率变化。 3、分析静态工作点,振荡回路各参数影响,变容二极管参数。 4、振荡频率范围:50MHz~70MHz,控制电压范围3~10V。 5、三极管选用MPSH10(特征频率最小为650MHz,最大IC 电流50mA,可 满足频率范围要求),直流电压源12V,变容二极管选用MV209。 四、设计步骤 1、整体电路的设计框图

整个设计分三个部分,主体为LC 振荡电路,在此电路基础上添加压控部分,设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率,由于负载会对振荡电路的 频 率产生影响,所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。 2、LC 振荡器设计 首先应选取满足设计要求的放大管,本设计中采用MPSH10 三极管,其特征频率f T=1000MHz。LC 振荡器的连接方式有很多,但其原理基本一致,本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式,该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良,增加了一个与电感L 并联的电容,主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示:

环路相位-开关电源稳定性设计

环路相位-开关电源稳定性设计 专业技术 环路相位-开关电源稳定性设计 摘要:环路,相位,增益,负载,开关电源,稳定性,电压,相移,电源,频率, 信号接收机-基于单芯片的GPS接收机硬件设计白光调光-白光和彩色光智能照明系统解决方案设备方案-台达UPS在中小企业中的创新应用方案触摸屏电容-电容式触摸屏系统解决方案测量肺活量-利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备设计测量温度-热敏电阻(NTC)的基本参数及其应用动能产品-动能电子企业文化活动丰富员工生活电路板镀锡-无锡华文默克发布PCB/SMT工艺方案引擎电压-采用接近传感器的火花探测器太阳能控制器-太阳能LED街灯的挑战及安森美半导体高能效解决方案众所周知,任何闭环系统在增益为单位增益l,且内部随频率变化的相移为360°时,该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统,从而能获得较好的性能。在负反馈系统中,控制放大器的连接方式 有意地引入了180°相移,如果反馈 众所周知,任何闭环系统在增益为单位增益l,且内部随频率变化的相移为360°时,该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统,从而能获得较好的性能。在负反馈系统中,控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移,如果反馈的相位保持在180°以内,那么控制环路将总是稳定的。当然,在现实中这种情况是不会存在的,由于各种各样的开关延时和电抗引入了额外的相移,如果不采用适合的环路补偿,这类相移同样会导致开关电源的不稳定。 1 稳定性指标衡量开关电源稳定性的指标是相位裕度和增益裕度。相位裕度是指:增益降到0dB 时所对应的相位。增益裕度是指:相位为-180度时所对应的增益大小(实际是衰减)。在实际设计开关电源时,只在设计反激变换器时才考虑增益裕度,设计其它变换器时,一般不使用增益裕度。在开关电源设计中,相位裕度有两个相互独立作用:一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时出现的动态过程;另一个作用是当元器件参数发生变化时,仍然可以保证系统稳定。相位裕度只能用来保证“小信号稳定”。在负载阶跃变化时,电源不可避免要进入“大信号稳定”范围。工程中我们认为在室温和标准输入、正常负载条件下,环路的相位裕度要求大于45°。在各种参数变化和误差情况下,这个相位裕度足以确保系统稳定。如果负载变化或者输入电压范围变化非常大,考虑在所有负载和输入电压下环路和相

压控恒流源2

数控恒流源设计 摘要:设计利用集成运放、场效应管对电流放大与单片机的自动控制来实现数控直流电流源。系统有控制模块与恒流源模块组成。控制模块使用AT89S52结合按键与四位数码管显示,实现对恒流源的数控和预设值的显示。恒流源模块采用OP07与IRF640组成的反馈放大电路实现对电流的放大。控制到恒流源的信号转换采用DAC0832来实现;实测显示模块有ADC0809组成的显示电路来显示。并使用自制电源进行供电。 关键词:AT89S51,恒流源,ADC0809,DAC0832,OP07 1硬件电路设计与分析 1.1 恒流源模块: 恒流源分为流控式与压控式,由于压控式易于实现,电路实现相对简单;因此本模块使用了压控式恒流源。压控式恒流源可以有集成运放芯片与晶体复合管或场效应管来实现;但由于晶体复合管实现起来比较复杂,发热量相对MOS管相

对较大,性能参数相对MOS管较差;因此本模块采用高精度集成运放芯片OP07与大功率场效应管IRF640相结合构成的恒流源。 压控恒流源是系统的重要组成部分,它的功能用电压来控制电流的变化,由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高,所以选好压控恒流源电路显得特别重要。 恒流源是采用了电流反馈的方式来稳定电流的,下图是个典型的正向电流源,利用运放虚短的概念,使R2上的电压保持与V一致,来获得一个I=V/R2的恒流源。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R3、负载电阻R4 等组成。电路原理图如图所示: 恒流源电路图 调整管采用大功率场效应管IRF640N更易于实现电压线性控制电流, 满足最大电流和电压线性电流化。因为当场效应管工作于饱和区时,漏电流Id近似

环路计算,补偿和仿真

BUCK 电路的环路计算,补偿和仿真 Xia Jun 2010-8-14 本示例从简单的BUCK 电路入手,详细说明了如何进行电源环路的计算和补偿,并通过saber 仿真验证环路补偿的合理性。 一直以来,环路的计算和补偿都是开关电源领域的“难点”,很多做开关电源研发的工程师要么对环路一无所知,要么是朦朦胧胧,在产品的开发过程中,通过简单的调试来确定环路补偿参数。而这种在实验室里调试出来的参数真的能满足各种实际的使用情况吗?能保证电源产品在高低温的情况下,在各种负载条件下,环路都能够稳定吗?能保证在负载跳变的情况下收敛吗? 太多的未知数,这是产品开发的大忌。我们必须明明白白的知道,环路的稳定性如何?相位裕量是多少?增益裕量是多少?高低温情况下这些值又会如何变化?在一些对动态要求非常严格的场合,我们如何折中考虑环路稳定性和动态响应之间的关系? 有的放矢,通过明确的计算和仿真,我们的产品设计才是科学的,合理的,可靠的。我们的目标是让产品经得起市场的检验,让客户满意,让自己放心。 一切从闭环系统的稳定性说起,在自动控制理论中,根据乃奎斯特环路稳定性判据,如果负反馈系统在穿越频率点的相移为180°,那么整个闭环系统是不稳定的。 很多人可能对这句话很难理解,虽然自动控制理论几乎是所有大学工科学生的必修课,可大部分是是抱着应付的态度的,学完就忘了。 那就再给大家讲解一下吧。 等式:V out=[Vin-V out*H(S)]*G(S) 公式:Vout Vin G S ()1G S ()H S ()?+ G(S)/(1+G(S)*H(S))就称之为系统的闭环传递函数,如果1+G(S)*H(S)=0,那么闭环系统的输出值将会无限大,此时闭环系统是不收敛的,也即是不稳定的。 G(S)*H(S)是系统的开环传递函数,当G(S)*H(S)=-1时,以S=j ω带入,即获得开环系统的频域响应为G(j ω)*H(j ω)=-1,此时频率响应的增益和相角分别为: gain =‖-1‖=1 angle=tan -1(0/-1)=180° 从上面的分析可以看出,如果扰动信号经过G(S)和H(S)后,模不变,相位改变180°,那么这个闭环系统就是不稳定的。 但是,别忘了,这是负反馈系统,信号经过H(S)之后,本身就有180°的相移,所以,针对负反馈的闭环系统而言,其描述为:如果扰动信号经过系统主电路和反馈系统之后,其模不变,相位也不变,那么这个系统是不稳定的。为什么相位也不变?因为G(S)*H(S)造成的180°相移和负反馈本身造成的180°相移,两者叠加之后是360°,所以等于相位不变。 什么是穿越频率? G(S)*H(S)对应的增益为1(即幅值不变)的频率即为穿越频率。换算为dB 单位:20log1=0dB 。

模电课设方波三角波压控振荡器

第一章模电课设概述 1.1设计背景 人们通常把压控振荡器称为调频器,用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中,输入控制电压是误差信号电压,压控振荡器是环路中的一个受控部件。压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有:频率稳定度好,控制灵敏度高,调频范围宽,频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄,RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC压控振荡器居二者之间。 1.2 设计目的及意义 1)培养学生正确的设计思想,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。 2)锻炼学生自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。 3)通过课程设计,使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。 4)巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。 5)为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。 1.3设计时间 课程设计时间:一周 1.4 开发环境proteus简介 PROTEUS软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件,由ISIS和ARES两个软件构成,其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件,

ARES是一款高级的布线编辑器,它集成了高级原理布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计。 通过PROTEUS ISIS软件的VSM(虚拟仿真技术),用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路,以及基于微控制器的系统连同所有外围接口电子元器件一起仿真。 在原理图中,电路激励源、虚拟仪器、图表以及直接布置在线路上的探针一起出现在电路中。任何时候都能通过“运行”按钮或“空格”键对电路进行仿真。 PROTEUS有两种截然不同的仿真方式:交互式仿真和基于图表的仿真。其中交互式仿真可实时观测电路的输出,因此可用于检验设计的电路是否能正常工作。 而基于图表的仿真能够在仿真过程中放大一些特别的部分,进行一些细节上的分析,因此基于图表的仿真可用于研究电路的工作状态和进行细节的测量。 PROTEUS软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型,采用了扩充的SPICE3F5电路仿真模型,能够记录基于图表的频率特性、直流电的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅里叶分析等,具有超过8000种的电路仿真模型。 PROTEUS软件的数字仿真支持JDEC文件的物理器件仿真,有全系列的TTL和CMOS数字电路仿真模型,同时一致性分析易于系统的自动测试。 PROTEUS软件支持许多通用的微控制器,如PIC、A VR、HC11以及8051;包含强大的调试工具,可对寄存器、存储器实时监测;具有断点调试功能及单步调试功能;具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真的功能。此外,PROTEUS可对IAR C-SPY、KEIL等开发工具的源程序进行调试。 此外,在PROTEUS中配置了各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、频率计,便于测量和记录仿真的波形、数据。

恒流源总结

恒流源是电路中广泛使用的一个组件,这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源,就是用一只恒流二极管。实际上,恒流二极管的应用是比较少的,除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外,电流规格比较少,价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如图(1) 所示,用两只同型三极管,利用三极管相对稳定的be电压作为基准, 电流数值为:I = Vbe/R1。 这种恒流源优点是简单易行,而且电流的数值可以自由控制,也没有使用特殊的元件,有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子,其be电压不是一个固定值,即使是相同型号,也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下,这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流,通常使用一个运放作为反馈,同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示,如果电流不需要特别精确,其中的场效应管也可以用三极管代替。 电流计算公式为: I = Vin/R1

这个电路可以认为是恒流源的标准电路,除了足够的精度和可调性之外,使用的元件也都是很普遍的,易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出,恒流源有个定式(寒,“定式”好像是围棋术语XD),就是利用一个电压基准,在电阻上形成固定电流。有了这个定式,恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准,就是稳压二极管,利用稳压二极管和一只三极管,可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示: 电流计算公式为:I = (Vd-Vbe)/R1 TL431是另外一个常用的电压基准,利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示,其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路,暂时我还没想到:) TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》

基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计

分类号 密级 基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计 所在学院机械与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 姓名 学号 指导老师 年月日 诚信承诺

我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。 承诺人(签名): 年月日

摘要 Multisim是美国国家仪器有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于初级的模拟及数字电路板的设计工作,Multisim不仅具有丰富的仿真分析能力,而且还包含了电路原理图的图形输入及电路硬件描述语言的输入方式。有了Multisim软件就相当于有了一个电子实验室,可以非常方便的从事各种电路设计及仿真分析工作。 随着无线通信技术的快速发展,使得市场对压控振荡电路产生了巨大的需求。压控振荡器是通过调节可变电阻或电容可以改变波形的振荡频率,一般是通过人工来调节的。而在自动控制场合往往要求能自动地调节振荡频率。常见的情况是给出一个控制电压,要求输出波形的振荡频率与控制电压成正比。这种电路称为压控振荡器。 本次设计的内容是基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计,阐述了压控振荡器的电路原理以及组成结构。本次设计是采用集成运算放大器741芯片组成的滞回电压比较器和反向积分电路,利用二极管1N4148相当于电子开关的功能,控制电容的充放电时间,构成的压控振荡电路,从而实现输入电压对输出频率变化的控制。只要改变输入端的电压,就可以改变输出端的输出频率。并在电路设计与仿真平台Multisim11仿真环境中创建集成压控振荡器电路模块,进而使用Multisim仿真工具对其进行仿真从而达到设计的目的和要求。 关键词:Multisim,压控振荡器,1N4148

最新压控恒流源电路设计资料

3、电流源模块的选择方案 方案一:由晶体管构成镜像恒流源 一缺点在于,集电极最大输出电流约为几百毫安,而题目要求输出电流为200~2000mA,因此由晶体管构成的恒流源不适合采用。 方案二:由运算放大器构成恒流电路 运算放大器构成的恒流电路摆脱了晶体管恒流电路受限于工艺参数的缺点。但是只由运放构成的恒流电路,输出电流同样只能达到几十毫安,远远不能满足设计要求,因此必须加上扩流电路。采用运算放大器加上扩流管构成恒流电路,既能利用运算放大器准确的特性,输出又能达到要求。该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响,其中涉及到比较复杂的工艺参数。 方案三:由运算放大器加上扩流管构成恒流电路 采用高精度运算放大器OP07,更能增加其准确的性能;采用达林顿管TP127 进行扩流,具有很大的扩流能力,两者结合,可以实现比较精确的恒流电路。 鉴于上面分析,本设计采用方案三。 (3)恒流源电路的设计 恒流源电路如图8.15 所示。其中,运算放大器U3 是一个反相加法器,一路输入为控制信号V1,另一路输入为运放U1 的输出反馈,R8 是U3 的反馈电阻。用达林顿管TIP122 和TIP127 组成推挽式电路,两管轮流导通。U2 是电压跟随器,输入阻抗高,基本没有分流,因此流经R2 的电流全部流入负载RL。U1 是反相放大器,取R14=R11 时,放大 倍数为-1,即构成反相器。 针对运算放大器输出电流小的不足,该电路加了扩流电路。采 图8.15 恒流源部分电路 若U3 的输入电压为Vin,根据叠加原理,有

由U2 的电压跟随特性和U1 的反相特性,有 代入得到 即流经R7 的电流完全由输入控制电压Vin 决定 由于U2 的输入端不取电流,流经负载RL 的电流完全由输入控制电压Vin 决定,实现了压控直流电流源的功能。由于R7 中流过的电流就是恒流源的输出电流,按照题目要求,输出的直流电流需要达到2A,这里采用康锰铜电阻丝作为电阻R7。 2压控恒流源电路设计 压控恒流源是系统的重要组成部分,它的功能是用电压来控制电流的变化,由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高,所以选好压控恒流源电路显得特别重要。采用如下电路:电路原理图如图8.5 所示。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R2、负载电阻RL 等组成。

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