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简易的可编程直流稳压电源的设计(模电课程设计)

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《模拟电子线路基础》课程设计报告简易的可编程直流稳压电源的设计题目难度系数： 1.2目录第一部分设计任务1.1设计题目及要求 (4)1.2备选方案设计与比较 (4)1.2.1方案一 (4)1.2.2方案二 (5)1.2.3方案三 (6)1.2.4 各方案分析比较 (7)第二部分设计方案2.1总体设计方案说明 (8)2.2模块结构与方框图 (8)第三部分电路设计与器件选择3.1功能模块一——时钟模块及保持模块 93.1.1模块电路及参数计算 (9)3.1.2工作原理和功能说明 (10)3.1.3器件说明 (10)3.2功能模块二——计数模块 (11)3.2.1模块电路及参数计算 (11)3.2.2工作原理和功能说明 (12)3.2.3器件说明 (12)3.3功能模块三——虚拟开关分压模块 (14)3.3.1模块电路如图（12）及参数计算 (14)3.3.2工作原理和功能说明 (15)3.3.3器件说明 (15)3.4功能模块四——数码管显示模块 (17)3.4.1模块电路及参数计算 (18)3.4.2工作原理和功能说明 (18)3.4.3器件说明 (18)3.5功能模块五——基础电路模块 (20)3.5.1模块电路的设计思路 (20)3.5.2模块电路及参数计算 (22)3.5.3器件说明 (24)3.6功能模块六——供电部分 (24)第四部分整机电路4.1整机电路 (25)4.2元件清单（含基本电路） (26)第五部分安装调试与性能测量5.1 电路安装 (27)5.2 电路调试 (27)5.2.1 调试步骤及测量数据 (27)5.2.2．故障分析及处理 (28)5.2.3．整机性能指标测量 (28)第六部分课程设计总结（心得体会）第一部分设计任务1.1设计题目及要求1、设计任务:设计制作一个简易的可编程直流稳压电源。

2、设计要求：（1）基本功能a、可实现9v、12v和15v的可编程直流稳压电源；b、负载电流：I=500mA;O<10mV;c、纹波电压：VO（2）发挥部分a、可以随机对当前电压进行保持，保持时间为4S，保持完后继续巡回状态；选做此题分值系数为1。

b、对指定的任意一种电压进行选择和保持（保持时间4S ），保持后返回巡回状态，并通过数码管显示当前电压的大小，用0、1、2、3分别表示1、2、3、4倍即可。

1.2备选方案设计与比较1.2.1方案一图（1）方案一可编程直流稳压电源方框图电路由四部分组成：时钟脉冲、增益保持电路、计数电路、模拟开关和电阻网络，数码管显示电路1. 时钟电路：由555和几个电阻电容接成周期为1s的多谐振荡电路。

2. 增益保持电路：通过由555构成的单稳态电路实现。

通过开关实现触发，输出和74LS161接计数器的EP控制端相连接。

由于单稳态触发器的暂稳态为高电平，而EP=0时计数器保持，所以输出要接一个反相器再接到EP。

3. 计数电路：由74LS161产生，时钟输入端即由时钟电路输入，输出端只需用到低两位即可控制3个当前电压的循环转换。

4. 模拟开关和电阻网络：由4052组成。

其3个选择端和4052的Y0至Y3输出端连接，通过74LS161输出控制4052的输入选择端输入即可控制3个不同电阻的循环转换。

5.数码管显示电路：通过74LS161输出控制4511的输入选择端输入即可控制数码管显示当前电压的大小，即用0、1、2、3分别表示1、2、3、4倍即可。

功能说明：时钟脉冲电路：产生周期为1s的脉冲，为计数器提供时钟。

增益保持电路：产生一个宽度为4ｓ的负脉冲，使计数器输出保持不变。

计数电路: EP=1时计数，从00到10循环；EP=0时保持。

作为模拟开关的地址输入。

模拟开关和电阻网络：为选择不同的电阻进行分压，可实现9v、12v和15v的可编程直流稳压电源；接通的电阻随地址输入改变而改变。

1.2.2 方案二方框图如图（2）：图（2）方案二可编程直流稳压电源方框图保持电路不用单稳态触发器，而是再用1个计数器74LS161和控制74LS138的计数器通过正确的连接实现保持功能。

其它部分电路和方案一相同，实现功能也完全一样。

该方案主要采用的是用555实现保持4s的高电平，从而实现对功能的实现，而其他部分均与第一种方案相同。

1.2.2方案三方框图如图（3）：图（3）方案三可编程直流稳压电源方框图程序控制电路由晶体管及相应的分压电阻组成。

如图，其中晶体管为电子开关，当基极加高电平时，晶体管饱和导通，相对于开关闭合;当基极加低电平时，晶体管截止，相对于开关断开。

1.2.4 各方案分析比较方案一，方案二的主要差别在于保持电路构成不同。

方案一是用555的单稳态电路实现，而方案二则是通过用1个计数器74LS161和控制74LS138的计数器通过正确的连接实现保持功能。

方案二用两个计数器同时实现循环和保持功能，整体性好。

但两个功能互相影响，不能独立实现，实际操作容易出错，调试相对困难。

方案三则是开关控制部分不相同，方案一是用虚拟开关连接计数器输出端实现控制，而方案三则是利用译码器先译码，然后再用程序控制稳压电路实现控制。

从电路的整体及布线的合理性来说，整机电路使用方案一是个不错的选择。

第二部分设计方案2.1总体设计方案说明该方案采用555定时器电路（多谐振荡）作为基准时间产生电路，产生频率为1Hz的脉冲接到计数器CP端，使得电路能够实现在三种不同的状态间切换。

再通过模拟开关CD4052组成的控制电路实现三种电压值的切换。

当另一个555定时器电路组成的单稳态电路产生产生4s高电平接到计数器的EP端(EP端高电平有效)，使计数器2处于保持状态。

同时计数器的低两位输出接到CD4511端，由CD4511进行编码，将编码送到数码管LED,实现显示功能。

2.2模块结构与方框图如图（4）图（4）模块结构与方框图第三部分电路设计与器件选择3.7功能模块一——时钟模块及保持模块3.7.1模块电路及参数计算时钟脉冲如图（5）：图（5）时钟脉冲图多谐振荡器参数：电容C充电时间 T1＝（R1＋R2）*C1*ln2电容C放电时间 T2＝R2*C1*ln2 电路振荡周期 T＝T1＋T2＝（R1+2*R2）*C1*ln2 令T=1S,则（R1+2*R2）*C1*ln2=1取C1＝47uF，则R1+2*R2=30K取 R1=10k 则R2=10k取两只10k电阻作为R1、R2。

保持电路如图（6）：图（6）保持电路图保持电路参数：当开关闭合时，2由高变到低，VO输出4s宽的脉冲。

Tw=RCLn3=1.1R3*C2=4s，则 R3*C2=3.64取C2=10 uF，则R3=360K3.7.2工作原理和功能说明：用555定时器接成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲作为74161计数器的计数脉冲。

1Hz的脉冲送到计数器时钟输入端，使计数器处于正常计数状态，并取计数器的低两位输出端作为模拟开关的地址输入，根据不同的地址选取不同的分压电阻，实现不同的电压输出。

按下开关，给单稳态电路一个负脉冲后，其输出端产生持续4s的负脉冲接入到计数器的EP端，计数器进入到保持状态，即保持计数值不变直到4s的负脉冲消失，这样便实现保持某一电压值不变且持续4s，之后返回巡回状态。

3.7.3器件说明NE555引线图如图（7），主要参数如表（1）：图（7）NE555引线排列图图（7）555引脚图表（1）NE555引脚参数3.8功能模块二——计数模块3.8.1模块电路及参数计算计数电路如图(8)：图(8) 计数电路3.8.2工作原理和功能说明：如图连接，将前一级时钟脉冲电路的输出接至74161的CLK端， 74161的EP端暂接高电平。

并用两个二极管，检测到高电平发光时用1表示，灭时用0表示，则可发现发光规律为“00”，“01”，“10”，说明计数器计数工作正常。

3.8.3器件说明：74LS161引脚图（1）如图（9）、引脚图（2）如图（10）:图（9）74LS161引脚图（1）图（10）74LS161引脚图（2）74LS161主要参数如表（2）：:表（2）74LS161主要参数4011引脚图如图（11）：图（11）4011引脚图3.9功能模块三——虚拟开关分压模块3.9.1模块电路如图（12）及参数计算电路如图（12）：图（12）虚拟开关分压电路3.9.2工作原理和功能说明在基本电路的基础上，通过在虚拟开关的各个输出端口接不同的电阻实现输出不同的电压，如图，我将r1设为240，因为lm317两端的电压恒为1.25v，所以要实现输出电压为9v,12v,15v，即r2，r3，r4分别为1.5k,2k,2.6k 通过4052控制开关，将执行编码装换成开关接入，而实现倍数的控制。

3.9.3器件说明CMOS模拟开关4052模拟如图（13）：图（13）CMOS模拟开关4052模拟图CMOS模拟开关4052引脚排列如图（14）图（14）CMOS模拟开关4052引脚排列图CMOS模拟开关4052等效图如图（15）图（15）CMOS模拟开关4052等效图CMOS模拟开关4052功能如表（3）表（3）CMOS模拟开关4052功能表CMOS模拟开关4052参数如表（4）表（4）CMOS模拟开关4052参数表3.10功能模块四——数码管显示模块3.10.1模块电路及参数计算数码管显示电路如图（16）图（16）数码管显示电路3.10.2工作原理和功能说明如图连接通过计数器的低位（q0,q1）控制cd4511a,b两端，c,d两端接地，然后数码管的各个管脚分别与cd4511连接,即可对数码管进行控制。

3.10.3器件说明CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 2 所示。

其中a b c d 为 BCD 码输入，a为最低位。

LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。

BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。

另外 CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。

LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。

a～g是 7 段输出，可驱动共阴LED数码管。

另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观图3是 CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。

所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。

限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。

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模电课程设计直流稳压电源

模电课程设计直流稳压电源

直流稳压电源设计1. 引言直流稳压电源是一种用于提供恒定直流电压输出的电子设备，广泛应用于各个领域的电子设备中。

本文将详细介绍直流稳压电源的设计过程，包括理论基础、电路设计、实验步骤和结果分析等。

2. 理论基础2.1 直流稳压原理直流稳压电源的基本原理是通过负反馈控制技术，使得输出端的电压保持在一个稳定值。

在负载变化或输入电源波动时，通过调节控制信号，使得输出端的电压不受影响。

2.2 稳压管稳压管是直流稳压电源中常用的元件，它能够根据输入端的变化自动调整其导通状态以保持输出端的恒定电压。

常见的稳压管有Zener二极管和三端稳压器。

2.3 变压器变压器是直流稳压电源中用于降低或升高交流输入电源的元件。

通过变换输入端的交流电压，可以得到所需的直流输出电压。

3. 电路设计3.1 输入端设计输入端设计包括交流输入电源的接入和滤波。

将交流输入电源通过变压器降压至所需的电压等级。

使用滤波电路对输入信号进行滤波，去除交流成分，得到纯净的直流信号。

3.2 稳压管设计稳压管是直流稳压电源中最关键的元件之一。

根据所需的输出电压和额定电流，选择合适的稳压管进行设计。

在稳压管前后分别加上适当的限流电阻和维护电阻，以保证稳定工作。

3.3 输出端设计输出端设计主要包括负载调节和过载保护。

通过连接合适的负载电阻，并在输出端加上过载保护元件，可以实现对输出端电流和功率的控制和保护。

4. 实验步骤4.1 确定需求和参数首先需要明确直流稳压电源的需求和参数，包括输出电压、额定电流、负载范围等。

4.2 选取元件和计算参数根据需求确定所需的元件，并进行参数计算。

包括变压器的变比计算、稳压管的选择和限流电阻的计算等。

4.3 绘制电路图根据元件选取和参数计算结果，绘制直流稳压电源的电路图。

4.4 搭建实验电路按照电路图，搭建实验所需的电路，连接各个元件。

4.5 调试和测试对搭建好的实验电路进行调试和测试，包括输入端、稳压管和输出端的工作状态检查。

模电课程设计直流稳压电源

模电课程设计直流稳压电源

模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源设计专业:班级:姓名:学号:指导老师:电子通信与物理学院日期: 2014 年 6 月10日直流稳压电源设计一、设计功能概述本次设计的设计要求为：设计一个直流稳压电源；输入交流电压220v；输出直流电压5v；输出电流1A；输出最大纹波电压小于10mV。

本文所设计的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220v 的单相交流电压转换为输出稳定的5v直流电压。

在负载电阻为几十到几千欧姆时其输出电压稳定，纹波电压小于10mv；最大输出电流可达1A。

电路设计方面采用电源变压器电路、整流电路、滤波电路、稳压电路组成直流稳压电源电路。

其中，整流电路采用单相桥式整流电路；滤波电路采用电解电容滤波电路；稳压电路串联型稳压电路。

直流电源在二、设计步骤1、原理分析单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其方框图及如图1.1所示。

图1.1电源变压器是为了降低从电网输入电压的有效值。

直流电源的输入为220V 的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。

变压器副变电压有效值决定于后面电路的需要。

整流电路把变压器副边的交流电压转化为直流电压。

即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，但整流电路的输出仍有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。

采用电容滤波电路可以有效减小电压的脉动，使输出电压平滑。

交流电压通过整流、滤波后虽然变为分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也会随之变化。

为了稳定电压需要用到稳压电路。

本文采用具有放大环节的串联型稳压电路，可以使直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。

下面分别介绍一下各个部分的原理。

（1）单相桥式整流电路为了克服单相半波整流电路的缺点，本文所设计直流稳压电源采用单相全波整流电路。

模电课程设计直流稳压电源

模电课程设计直流稳压电源

模电课程设计直流稳压电源一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握直流稳压电源的基本工作原理，理解稳压电路各组成部分的作用及相互关系。

2. 使学生掌握稳压电源的主要性能指标，如电压稳定性、负载调整率、纹波系数等。

3. 帮助学生了解不同类型的稳压电路及其特点，如线性稳压电路、开关稳压电路等。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析实际电路的能力，能正确选用稳压电源并进行简单的电路设计。

2. 提高学生动手实践能力，学会使用示波器、万用表等工具进行稳压电源性能测试。

3. 培养学生团队协作能力，能在小组讨论中积极发表见解，共同解决问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情，形成自主学习、探究学习的习惯。

2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，敢于面对和解决问题。

3. 增强学生的环保意识，认识到电子设备对环境的影响，倡导绿色环保理念。

课程性质：本课程为模拟电子技术课程的一部分，侧重于直流稳压电源的工作原理、性能分析和应用。

学生特点：学生为高中年级，已具备一定的电子基础知识，具有较强的学习能力和动手实践能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，采用理论教学与实验相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。

通过本课程的学习，使学生能够将理论知识应用于实际电路设计中，提高解决问题的能力。

教学过程中，注重分解课程目标，确保学生达到预定的学习成果，为后续课程打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论教学：a. 稳压电源概述：介绍稳压电源的定义、分类及在电子设备中的作用。

b. 线性稳压电路：讲解LM7805等常用线性稳压集成电路的内部结构、工作原理及性能参数。

c. 开关稳压电路：分析开关稳压电路的基本原理、电路组成及特点，如效率高、体积小等。

d. 稳压电源性能指标：阐述电压稳定性、负载调整率、纹波系数等性能指标的定义及测试方法。

2. 实践教学：a. 稳压电源搭建与测试：指导学生搭建线性稳压电路和开关稳压电路，使用示波器、万用表等工具进行性能测试。

简易可编程直流稳压电源的设计

简易可编程直流稳压电源的设计

目录第一部分系统设计1.1 设计题目及要求 (3)1.2 总体设计方案 (3)1.2.1 设计思路 (3)1.2.2 方案论证与比较 (4)第二部分单元电路设计2.1单元电路及其工作原理或功能说明 (10)2.2单元电路元件的选取与计算 (19)第三部分整机电路3.1 整机电路图 (21)3.2 元件清单 (22)第四部分性能指标的测试4.1电路调试 (23)4.1.1 测试仪器与设备 (23)4.1.2 功能指标测试及测量数据 (23)4.1.3 故障分析及处理 (24)4.2电路实现的功能和系统使用说明 (24)第五部分课程设计总结 (25)第一部分系统设计1.1设计题目及要求设计题目：设计制作一个简易的可编程直流稳压电源。

1、基础功能：（1）可实现5v、9v、12v和15v的可编程直流稳压电源；（2）负载电流：IO=500mA；（3）纹波电压：VO<10mV；（4）采用单15V变压器作电源输入。

2、发挥部分：（1）对指定的任意一种电压进行选择和保持，保持时间为4S ，保持后返回巡回状态。

（2）通过数码管显示当前电压的大小，用0、1、2、3分别表示5V、9V、12V、15V。

1.2总体设计方案1.2.1设计思路根据电路所要实现的功能可将整个电路划分为六部分组成：时钟脉冲电路、保持电路、计数电路、逻辑控制电路、功率输出电路、显示电路。

每一个模块都有一个或几个主要芯片或器件组成。

对于时钟产生电路，首先要设计一个周期为1s的时钟脉冲信号，选择NE555和一些电阻电容接成周期为1s的多谐振荡器，主要为计数电路部分提供时钟。

保持电路的设计与脉冲电路的设计类似，也采用NE555构成的电路，但是原理上保持电路是将555设计成一个单稳态电路，通过开关实现触发，输出产生4s的暂稳态。

由于暂稳态为高电平，所以需要连接一个反相器。

反相器的输出端与计数电路74LS161的P端连接，形成4s 的保持电路。

该电路主要用于实现对当选定输出电压进行保持，保持时间为4S，保持完后返回巡回状态。