課程設(shè)計(jì)——簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電壓

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。數(shù)字式穩(wěn)壓電源與傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源電路相比，具有操作方便、電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)。目前，數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　本文將介紹一種數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，要求輸出電壓

2、量程12V，0V～+12V連續(xù)可調(diào)；輸出電壓可數(shù)字顯示，顯示精度優(yōu)于0.1%；輸出電流400mA。其中，發(fā)揮部分為：電壓調(diào)節(jié)方式為：以0.1V為步進(jìn)加或減；通過(guò)按鍵對(duì)可調(diào)電壓輸出一路進(jìn)行預(yù)置數(shù)，0V～12V的任意一整數(shù)電壓值可作為預(yù)置數(shù)。</p><p>　　作為第一次課程設(shè)計(jì)，整個(gè)資料搜集與工作過(guò)程有待提高。第一步用一天時(shí)間重點(diǎn)溫習(xí)模電課本中穩(wěn)壓電源部分，對(duì)直流穩(wěn)壓電壓的原理，結(jié)構(gòu)框圖，變壓、整流濾波、穩(wěn)壓三大

3、部分有了初步了解。第二步結(jié)合任務(wù)書(shū)的基本要求，用兩天時(shí)間查找搜集相關(guān)書(shū)籍與網(wǎng)絡(luò)資料，在茫茫書(shū)海中找到核心資料，先確定總體方案為數(shù)控方式，再模塊方案選擇與論證，確立變壓、單相橋式整流電容濾波、兩路穩(wěn)壓輸出、數(shù)控與數(shù)顯的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。畫(huà)出整個(gè)電路草圖。第三步，學(xué)習(xí)multisim軟件的電路原理圖畫(huà)法與電路仿真。在該軟件的學(xué)習(xí)與使用的過(guò)程中遇到一些大大小小的問(wèn)題。比如安裝程序，熟悉各種工具的使用，元器件的查找，仿真起初難以出結(jié)果等等。原理圖和仿真

4、完成后，第三步則撰寫(xiě)報(bào)告。整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程，不僅使我們更扎實(shí)的學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程、學(xué)會(huì)仿真軟件multisin；而且將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，一定程度的鍛煉了我們的動(dòng)手和電子設(shè)計(jì)能力，資料搜集能力，也達(dá)到了一種將知識(shí)活學(xué)活用的目的。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求4</b></p>

5、<p><b>　　2整體設(shè)計(jì)方案5</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　2.2 總體方案論證與選擇5</p><p>　　3 單元方案的選擇與論證7</p><p>　　3.1 整流電路模塊7</p><p>　　3.2 濾波電路模塊10

6、</p><p>　　4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)14</p><p>　　4.1 連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電路14</p><p>　　4.2A/D轉(zhuǎn)化電路15</p><p>　　4.3 數(shù)字顯示電路16</p><p>　　5 multisim的仿真與調(diào)試21</p><p><b&g

7、t;　　6總結(jié)26</b></p><p><b>　　7鳴謝26</b></p><p>　　8 元器件明細(xì)表及參考文獻(xiàn)26</p><p><b>　　9 收獲體會(huì)27</b></p><p><b>　　簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源</b></p>

8、<p>　　摘要：本文設(shè)計(jì)的是量程為12V且在0~12V可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，其最大輸出電流為500mA，并具有數(shù)字顯示電壓功能。并且利用A/D轉(zhuǎn)化，將輸出的連續(xù)電壓信號(hào)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制。另外核心部分為：采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制，通過(guò)加減鍵實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)。同時(shí)通過(guò)計(jì)數(shù)器和譯碼-驅(qū)動(dòng)器，最終將電壓值顯示到數(shù)碼管組上。該穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.電壓、電流指標(biāo)精度高.調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)?。</p

9、><p>　　關(guān)鍵詞：整流，穩(wěn)壓，數(shù)控，可調(diào)。</p><p>　　Abstract: This article is designed to scale for the 12V and adjustable at 0 ~ 12V DC power supply, the maximum output current of 500mA, and has a digital display vo

10、ltage function. And use A / D conversion, the output voltage signal into a discrete continuous digital signal to control the output voltage. In addition to the core: a digital circuit output voltage control, achieved thr

11、ough the addition and subtraction key count plus or minus count. At the same time through the counter and decoding -</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　主要技術(shù)指標(biāo)與要求</b></

12、p><p>　　1. 輸出電壓12V；</p><p>　　2. 輸出電流400mA；</p><p>　　3. 輸出電壓數(shù)字顯示，顯示精度優(yōu)于0.1％。</p><p>　　4. 輸出電壓在0～12V之間連續(xù)可調(diào)。</p><p>　　發(fā)揮部分：電壓調(diào)節(jié)方式為：以0.1V為步進(jìn)加或減；</p><p&

13、gt;<b>　　2整體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，其基本原理框圖如圖1所示。</p><p>　?。?）首先選用合適的電源變壓器將電網(wǎng)電壓降到所需要的交流電源。（2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路整流變

14、成單項(xiàng)脈動(dòng)直流電壓。直流脈動(dòng)電壓經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑的、脈動(dòng)小的直流電壓，即濾除交流成分，保留直流成分，濾波電路一般有電容組成，其作用是把脈動(dòng)直流電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。（3）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的作用適當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能是輸出直流電壓不受影響而維持穩(wěn)定的輸出。</p><p>　　圖1直流穩(wěn)壓電源基本原理框圖 </p><p>

15、　　2.2總體方案論證與選擇</p><p>　　該系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)主要在可調(diào)電壓輸出部分，其要求是輸出電壓從0V開(kāi)始連續(xù)可調(diào)。因此，以下主要對(duì)三種方案進(jìn)行論證與選擇。</p><p>　　◆方案1： 晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路。交流電壓經(jīng)整流濾波后,得到平滑的直流電壓,作為穩(wěn)壓電路的輸入電源從UI輸入。同時(shí)運(yùn)用了比較放大電路,它的核心是調(diào)整管,輸出電壓的穩(wěn)定是管的壓降相應(yīng)改變,使輸出電壓保

16、持穩(wěn)定。</p><p>　　圖2. 1方案1的框圖</p><p>　　◆方案2：采用三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器電路。它采用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過(guò)載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍寬，此穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓是1.25V，而要求電壓從0V起連續(xù)可調(diào)，因此需要設(shè)計(jì)電壓補(bǔ)償電路才可實(shí)現(xiàn)輸出。</p><p>　　圖2. 2 方案2的框圖</p><p>

17、;　　◆方案3：此方案的控制部分采用單片機(jī)，輸出部分不再采用調(diào)整管或穩(wěn)壓方式，二十載D/A轉(zhuǎn)換之后，經(jīng)過(guò)問(wèn)低昂的功率放大得到輸出電壓。采用單片機(jī)編程，一定程度上增加了系統(tǒng)的靈活性。該電源穩(wěn)定性好、精度高，且能夠輸出可調(diào)的直流電壓，其性能由于傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，此方案框圖如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 方案3的框圖</p><p>　　分析：方案二雖然有三端集成穩(wěn)壓器，但

18、是需要引入一個(gè)直流源來(lái)抵消其基準(zhǔn)電壓；方案三電路比較復(fù)雜，成本較高，適用于要求較高的場(chǎng)合。在實(shí)際中，多為對(duì)電路要求不太高的情況，故采用第一種設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　3單元電路的方案選擇與論證</p><p><b>　　3.1整流電路模塊</b></p><p>　　該模塊主要利用二極管的單向?qū)щ娦越M成整流電路，將交流電壓變換為單方向脈

19、動(dòng)電壓。實(shí)現(xiàn)方法主要有以下三種。</p><p>　　◆方案一：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐?lt;/p><p><b>　　（a）電路圖</b></p><p>　　U2 U0 Ud</p><p><b>　?。╞）波形圖<

20、;/b></p><p>　　圖1單相半波整流電路</p><p>　　在變壓器次級(jí)電壓u2為正的半個(gè)周期內(nèi)（如圖1（a）中所示上正下負(fù)），二極管導(dǎo)通，在RL上得到一個(gè)極性為上正下負(fù)的電壓；而在u2為負(fù)的半個(gè)周期內(nèi)，二極管反向偏置，電流基本上等于0。所以在負(fù)載上的電壓的極性是單方向的（如圖1（b）所示）。正半周內(nèi)Uo=U2，Ud=0；負(fù)半周內(nèi)Uo=0。Ud=U2。由此可見(jiàn)，由于二極管

21、的單向?qū)щ娮饔?，把變壓器次?jí)的交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓，達(dá)到了整流的目的。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的元件少，但也有明顯的缺點(diǎn)：輸出電壓脈動(dòng)大，直流成分比較低；變壓器有半個(gè)周期不導(dǎo)電，利用率低；變壓器含有直流部分，容易飽和。只能用于輸出功率較小，負(fù)載要求不高的場(chǎng)合。</p><p>　　◆方案二：?jiǎn)蜗嗳ㄕ?lt;/p><p><b>　　(a)電路圖</b></p

22、><p><b>　　U2IoUo</b></p><p>　　O tOtOt</p><p><b>　　(b)波形圖</b></p><p><b>　　圖2全波整流電路</b></p><p>　　全波是利用

23、具有中心抽頭的變壓器與兩個(gè)二極管配合，使兩個(gè)二極管在正、負(fù)半周輪流導(dǎo)電，而且二者流過(guò)RL的電流保持同一方向，從而使正、負(fù)半周在負(fù)載上均有輸出電壓。電路如圖2（a）所示。正半周內(nèi)D1導(dǎo)通，D2截止，在負(fù)載RL上得到的電壓極性為上正下負(fù)；負(fù)半周內(nèi)，D1截止，D2導(dǎo)通，在負(fù)載上得到的電壓仍為上正下負(fù)，與正半周相同。全波整流波形如圖2（b）。全波整流的輸出電壓時(shí)半波整流的兩倍，輸出波形的脈動(dòng)成分比半波整流時(shí)有所下降。全波整流電路在負(fù)半周時(shí)二極管

24、承受的反向電壓較高，其最大值等于，且電路中每個(gè)線(xiàn)圈只有一半時(shí)間通過(guò)電流，所以變壓器利用率不高。</p><p>　　◆方案三：?jiǎn)蜗鄻蚴秸?lt;/p><p>　　單相橋式整流電路如圖3（a）。由圖可見(jiàn)，U2正半周時(shí)D1、D4導(dǎo)通，D3、D2截止，在負(fù)載電阻RL上形成上正下負(fù)的脈動(dòng)電壓；而在U2負(fù)半周時(shí)，D2、D3導(dǎo)通，D1、D4截止，在RL上仍形成上正下負(fù)的脈動(dòng)電壓。如果忽略二極管內(nèi)阻，有U

25、o≈U2。橋式整流電路波形如圖3（b）所示。正負(fù)半周均有電流流過(guò)負(fù)載，而且電路方向是一致的，因而輸出電壓的直流成分提高，脈動(dòng)成分降低。單相橋式整流電路主要參數(shù)：輸出直流電壓,脈動(dòng)系數(shù)S，二極管正向平均電流I,二極管最大反向峰值電壓U。橋式整流電路解決了單相整流電路存在的缺點(diǎn)，用一次級(jí)線(xiàn)圈的變壓器，達(dá)到了全波整流的目的。因此選用方案三單相橋式整流。</p><p><b>　　電路圖</b>&

26、lt;/p><p>　　U2 Io Uo</p><p>　　O 0 0

27、 </p><p><b>　　(b)波形圖</b></p><p>　　圖3單相橋式整流電路</p><p><b>　　3.2濾波電路模塊</b></p><p>　　該模塊實(shí)現(xiàn)降低輸出電壓的脈動(dòng)成分，盡量保留直流成分的功能。利用電容和電感的濾波作用達(dá)到降低交流保留直流成分的目的。<

28、/p><p><b>　　◆方案一：電容濾波</b></p><p><b>　　電路圖</b></p><p><b>　　濾波后輸出的波形</b></p><p>　　圖4單相橋式整流電容濾波電路</p><p>　　如圖4所示為單相橋式整流電容濾波電路

29、。利用電容的儲(chǔ)能特性，使波形平滑，提高直流分量，減小輸出波紋，其輸出波形如圖4（b）所示。</p><p>　　電容濾波有以下特點(diǎn)：</p><p>　　加入濾波電容后，輸出電壓的直流成分提高，脈動(dòng)成分減小。</p><p>　　電容濾波放電時(shí)間常數(shù)（）越大，放電過(guò)程越慢，輸出直流電壓越高，紋波越小，效果越好。為了獲得較好的濾波效果，一般選擇電容值滿(mǎn)足～5) ，此時(shí)

30、，輸出電壓的平均值。</p><p>　　電容濾波電路的輸出電壓隨輸出電流的增大而減小，所以電容濾波適合于負(fù)載電流變化不大的場(chǎng)合。</p><p><b>　　◆方案二：電感濾波</b></p><p>　　單相橋式整流電感濾波電路如圖5，利用電感不能突變的特性，使輸出電流波形平滑，從而使輸出電壓波形也平滑，提高直流分量，減小輸出紋波。<

31、/p><p><b>　　電路</b></p><p><b>　　濾波前濾波后</b></p><p><b>　　t</b></p><p><b>　　濾波后的輸出波形</b></p><p>　　圖5單相橋式整流電感電路<

32、;/p><p><b>　　方案三：復(fù)式濾波</b></p><p>　　復(fù)式濾波電路由電阻和電容，電阻和電感或電感和電容組合成的濾波。幾種常見(jiàn)的復(fù)式濾波電路如圖6所示。</p><p>　　圖6（a）所示為型濾波電路，這種電路的缺點(diǎn)是在R上有壓降，因而需要提高變壓器次級(jí)電壓；同時(shí)，整流管的沖擊電流仍然較大，這種電路知識(shí)和小電流負(fù)載的場(chǎng)合。（b）所

33、示為型濾波電路，這種濾波電路的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，能兼起限制浪涌電流的作用，濾波效果較好。其缺點(diǎn)是帶負(fù)載能力差，濾波電路有功率損耗。它適合負(fù)載電流小，紋波系數(shù)小的場(chǎng)合。（c）所示為倒L型濾波電路，整流后輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)電感，交流成分被削弱，再經(jīng)過(guò)C濾波后，可在負(fù)載上獲得更加平滑的直流電壓。這種濾波電路的優(yōu)點(diǎn)是：濾波效果好，幾乎沒(méi)有直流損耗。其缺點(diǎn)是低頻時(shí)電感體積大，成本高。</p><p>　　(a) 型濾波

34、 (b) 型濾波 (c) 倒L型濾波 </p><p>　　圖6 常見(jiàn)復(fù)式濾波電路</p><p>　　綜合考慮，由于在小功率電源中電容濾波最為常見(jiàn)，，滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)要求，故選擇方案一。</p><p>　　4系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　4.1連續(xù)可調(diào)電壓部分具體設(shè)計(jì)</p><p>　　1.

35、取樣電路:它是檢測(cè)輸出電壓Vo的變化,把Vo的全部或部分取出來(lái)和基準(zhǔn)電壓比較并放大后來(lái)控制調(diào)整管的調(diào)整作用,使輸出電壓穩(wěn)定.</p><p>　　2.基準(zhǔn)電壓電路:為了檢測(cè)取樣電路取得的Vo值究竟是升高還是降低?升高了多少降低了多少?這就需要把Vo值與恒定的電壓值比較,此恒定電壓的作用是作為一種基準(zhǔn),也稱(chēng)基準(zhǔn)電壓.提供恒定電壓的電路就是基準(zhǔn)電壓電路.</p><p>　　3.比較放大電路:

36、有了Vo的取樣電壓和基準(zhǔn)電壓,把取樣電壓和基準(zhǔn)電壓相比較,由基準(zhǔn)電壓減去取樣電壓,所得的差值電壓的大小反映越強(qiáng).輸出電壓Vo也就越穩(wěn)定.電路的穩(wěn)定系數(shù)和輸出電阻就越小.</p><p>　　4.過(guò)載短路保護(hù)電路:串聯(lián)調(diào)整型的穩(wěn)壓電源,調(diào)整管和負(fù)載是串聯(lián)的,當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大或短路時(shí),大的負(fù)載電流或短路電流全部流過(guò)調(diào)整管,此時(shí)負(fù)載端的壓降小,幾乎全部整流電壓加在調(diào)整管的c極和e極之間,因此在過(guò)載或短路時(shí),調(diào)整管Vce.

37、Ie和允許功耗超過(guò)正常值,調(diào)整管在此情況下會(huì)很快燒壞,所以在過(guò)載或短路時(shí)應(yīng)對(duì)調(diào)整管采取保護(hù),保護(hù)電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證當(dāng)負(fù)載電流在額定值內(nèi),保護(hù)電路對(duì)電源不起作用,但過(guò)載或短路時(shí),保護(hù)電路控制調(diào)整管使其截止,輸出電流為零,對(duì)負(fù)載和電源均起保護(hù)作用.</p><p>　　綜合以上因素，設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是:根據(jù)性能指標(biāo)要求選擇元器件(變壓器集成穩(wěn)壓器.整流二極管及濾波電

38、容)和對(duì)穩(wěn)壓電路作散熱設(shè)計(jì)。</p><p>　　如圖1，市電通過(guò)220V/15V變壓器，連接到穩(wěn)壓電源電路，由整流橋IBQ40整流、C1和R8平滑濾波，輸出至電壓調(diào)整管Q1的集電極。這個(gè)電路具有不同于其他電源的特點(diǎn)。電源的基準(zhǔn)電壓用一個(gè)固定增益的運(yùn)算放大器U2跟一個(gè)可調(diào)電阻R6提供，它實(shí)現(xiàn)了電壓可以從零可調(diào)，D1選用穩(wěn)壓值3.6V的穩(wěn)壓管。接通電源后運(yùn)放U2的輸出電壓增加到使D1導(dǎo)通，通過(guò)R5穩(wěn)定在3.6V附近

39、，因?yàn)镽3等于R1，所以U1的放大倍數(shù)為2，其輸出電壓是6.6V。U2的放大倍數(shù)約為2倍，根據(jù)公式A=（R2+R3）/R2，5.4V的基準(zhǔn)電壓大約能放大到超過(guò)12V，調(diào)節(jié)電位器R6可實(shí)現(xiàn)它的輸出電壓能從0~12V可調(diào)。電路另一個(gè)特征就是用三極管的射極輸出可以大幅增大輸出電流。直流可調(diào)穩(wěn)壓電路圖如下。</p><p>　　圖7連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電路</p><p>　　當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，

40、在輸出端就可以得到0到12v連續(xù)的電壓。至于題目要求的-12v到0范圍的取值,只需要把萬(wàn)用表的正負(fù)極反接即可得到所要求的0到12V的任意電壓。</p><p>　　4.2 A/D轉(zhuǎn)化模塊</p><p>　　如圖8。當(dāng)連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生一個(gè)電壓后，由一個(gè)8位輸出的A/D轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成一個(gè)固定的8位二進(jìn)制數(shù)，比較部分共由六片十進(jìn)制計(jì)數(shù)芯片74LS160完成。同時(shí)由CP脈沖給兩片74LS16

41、0計(jì)數(shù)，也得到一個(gè)八位的二進(jìn)制數(shù)，兩個(gè)數(shù)經(jīng)過(guò)比較，如果相等則給右邊級(jí)聯(lián)的四片74LS160置數(shù)。因?yàn)榱?60由同一個(gè)CP脈沖觸發(fā)，所以能夠保證兩者級(jí)聯(lián)后的芯片計(jì)數(shù)相等。</p><p>　　圖8 A/D轉(zhuǎn)化電路圖</p><p>　　圖8 A/D轉(zhuǎn)化模塊電路圖</p><p><b>　　4.3 顯示電路</b></p><

42、;p>　　顯示電路主要用來(lái)產(chǎn)生電壓控制碼。輸出電壓的可調(diào)部分從0~12.00以0.1步徑調(diào)節(jié)，至少需要121個(gè)狀態(tài)。</p><p>　　4.3.1脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　脈沖通過(guò)控制按鍵開(kāi)關(guān)的開(kāi)與閉實(shí)現(xiàn)高低電平的瞬間轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生。為了防止按鈕開(kāi)關(guān)過(guò)程中出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象，在加減計(jì)數(shù)按鈕與計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖端之間接入74LS14，可以消除振鈴現(xiàn)象。如圖9。</p>

43、;<p><b>　　。</b></p><p><b>　　圖9 脈沖產(chǎn)生電路</b></p><p>　　4.3.2計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　計(jì)數(shù)器應(yīng)選擇十進(jìn)制加減可逆，擇74LS194。計(jì)數(shù)電路用四片74LS192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器用進(jìn)位方式級(jí)聯(lián)而成，如圖10所示。其中，最高位的那片74LS1

44、92用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步清零法，構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這四片74LS192計(jì)數(shù)器輸出的狀態(tài)通過(guò)控制T型網(wǎng)絡(luò)電阻的選用情況，來(lái)實(shí)現(xiàn)分別控制輸出電壓的百分位，十分位，個(gè)位，十位的值。計(jì)數(shù)方式：1，加計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)百分位計(jì)數(shù)器由9復(fù)位到0時(shí)，其發(fā)出一個(gè)負(fù)脈沖作為十分位計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)，使十分位計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)。依此類(lèi)推，十分位，個(gè)位，十位都由低位向高位進(jìn)位。2，減計(jì)數(shù)時(shí)，則當(dāng)某位減小至0時(shí)，向次高位借1。</p><p>　

45、　圖10 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)電路</p><p>　　4.3.3防止加減電路計(jì)數(shù)溢出電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　電路設(shè)置了對(duì)0V和11.9V的鎖定，有以下兩個(gè)原因。一是，使級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器剛好產(chǎn)生121個(gè)狀態(tài)。二是，出于電源安全供電要求，計(jì)數(shù)器不允許從0V到12.0V的跳變和從12.0V到0V的跳變。因此設(shè)置了鎖定，即狀態(tài)12.0只能減法記數(shù)，0只能加法計(jì)數(shù)，以確保安全。</p>

46、<p>　　為了防止加減計(jì)數(shù)的溢出，需要設(shè)置防止加減計(jì)數(shù)溢出的電路?；舅悸肥且坏┯?jì)數(shù)器輸出出現(xiàn)1 0010 0000，應(yīng)禁止繼續(xù)加計(jì)數(shù)；同樣出現(xiàn)0 0000 0000 ，應(yīng)禁止繼續(xù)減計(jì)數(shù)。</p><p>　　電路圖如圖（b）是防止減計(jì)數(shù)溢出控制電路。當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)為0 0000 0000 時(shí)，防止減計(jì)數(shù)溢出的電路的全部輸入為0 0000 0000 。經(jīng)過(guò)反向器后，在二極管邏輯電路的二極管輸入端為

47、高電位，9個(gè)二極管全部關(guān)斷。為了提高輸出驅(qū)動(dòng)能力，降低對(duì)前級(jí)負(fù)載效應(yīng)，二極管邏輯輸出接晶體管射極跟隨器。當(dāng)跟隨器輸出高電位時(shí)，經(jīng)過(guò)反向器轉(zhuǎn)換為低電位送到減計(jì)數(shù)控制邏輯控制的“與非門(mén)”，封鎖減計(jì)數(shù)控制邏輯控制的“與非門(mén)”，實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)溢出的防止。同理，圖（a）是防止加計(jì)數(shù)溢出控制電路。當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)為1 0010 0000 時(shí)，繼續(xù)按加計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)不改變。</p><p><b>　　

48、(a)</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p>　　圖11 防止加減溢出電路</p><p>　　4.3.4發(fā)揮部分：置數(shù)控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到實(shí)用，能夠盡快得到想要的電壓值，因而設(shè)置了置數(shù)電路。如果沒(méi)有置數(shù)電路，則想得到任何一個(gè)輸出電壓值必須從0V開(kāi)始，以0.

49、01V為步進(jìn)向上加，這樣很慢，不符合實(shí)用要求。</p><p>　　置數(shù)電路由被置數(shù)控制電路和置數(shù)開(kāi)關(guān)組成。被置數(shù)控制電路用一片74LS192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)數(shù)輸出端接在個(gè)位計(jì)數(shù)器的置數(shù)端。由此可實(shí)現(xiàn)被置數(shù)從0000到1001的變化。通過(guò)脈沖開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)被置數(shù)的確切數(shù)值。這里僅對(duì)個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)行置數(shù)，使個(gè)位能從0V 到9V變化。需要置數(shù)時(shí)，按一下置數(shù)開(kāi)關(guān)，即可。個(gè)位計(jì)數(shù)器的置數(shù)端在不工作時(shí)接高電位，工作時(shí)接低電位，

50、并將置數(shù)端的數(shù)置入，使計(jì)數(shù)器輸出端的輸出狀態(tài)為被置數(shù)。原理圖如下，圖12。前面的加減開(kāi)關(guān)以及74LS14是為了產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖，使后面的計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。</p><p>　　圖12 發(fā)揮部分電路</p><p>　　4.4數(shù)顯電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)顯電路采用數(shù)碼管顯示輸出電壓的大小，用74LS47，74LS248為段譯碼/驅(qū)動(dòng)器。其中，74LS47可用來(lái)驅(qū)

51、動(dòng)共陽(yáng)極的發(fā)光二極管的顯示器；而74LS248則用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管的顯示器。74LS47為集成極開(kāi)路輸出，使用時(shí)要外接電阻；而74LS248的內(nèi)部有升壓電阻，可以直接與顯示器相連接。本電路中選用的74LS248驅(qū)動(dòng)器，顯示器小數(shù)點(diǎn)接電源可常亮，CK端接地，如圖13。</p><p>　　圖13 單塊數(shù)顯電路</p><p>　　因?yàn)轱@示電壓范圍是0V到12.00V，所以只需要

52、個(gè)位的顯示器小數(shù)點(diǎn)常亮，接高電位。其他接地。如下圖14。</p><p><b>　　， </b></p><p>　　圖14數(shù)顯模塊電路 </p><p>　　5.2數(shù)字電路控制模塊</p><p><b>　　加減鍵功能仿真</b></p><p>　　如圖所示，采用“+

53、”和“—”兩個(gè)按鍵，用來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)定電壓，可以以0.1V的步進(jìn)增加或者減少。按下“+”或者“—”，產(chǎn)生的脈沖輸入到74LS192的CP+和CP—端來(lái)控制74LS192的輸出是加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)。</p><p>　　置數(shù)電路和控制電路及計(jì)數(shù)電路及顯示電路連在一起的仿真</p><p>　　通過(guò)置數(shù)電路較快的得到所需要的電壓值，下圖僅對(duì)個(gè)位實(shí)現(xiàn)了置數(shù)。通過(guò)加2，減2，和置數(shù)開(kāi)關(guān)先對(duì)個(gè)位置一個(gè)數(shù)。然

54、后可以通過(guò)撥動(dòng)加1減1開(kāi)關(guān)來(lái)使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，使電壓以0.1V的步進(jìn)加減。下圖是對(duì)個(gè)位置了1V，然后按了1下加1數(shù)開(kāi)關(guān)的結(jié)果：01.1V。</p><p>　　防溢出電路，顯示電路，計(jì)數(shù)電路，控制電路連在一起的仿真</p><p><b>　　總電路圖</b></p><p><b>　　6 總結(jié) </b></p>

55、<p>　　本設(shè)計(jì)介紹的數(shù)控式直流穩(wěn)壓電源，有機(jī)地將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)結(jié)合起來(lái)，它主要由整流濾波部分，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器，數(shù)碼管顯示器等所組成，實(shí)現(xiàn)功能為通過(guò)按鍵使輸出電壓在0～12V內(nèi)以0.01V步進(jìn)加減可調(diào)電壓和-12V不可調(diào)電壓。該電路具有精度高，操作方便，成本低，性能可靠，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但是由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，電路設(shè)計(jì)仍有不足，如存在微小誤差。設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中對(duì)數(shù)電，模電的知識(shí)進(jìn)行更深一步的了解和學(xué)習(xí)，提高了

56、我們的電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)造能力，培養(yǎng)了我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，勤于探索的學(xué)習(xí)態(tài)度。</p><p><b>　　7鳴謝</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)我們最應(yīng)感謝的人就是各位指導(dǎo)老師，是你們指出我們方案中存在的問(wèn)題、給了我們非常有建設(shè)性的啟示，使我們的設(shè)計(jì)才得以順利完成。我還要感謝我的隊(duì)友，正是由于我們之間很好的合作才能使我們成功解決設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。最后我還要感謝所有給過(guò)我?guī)?/p>

57、助和支持的同學(xué)們，是他們?cè)谖矣幸呻y和不解時(shí)給了我啟示，從而讓我完成了這次課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1.林濤??數(shù)字電子技術(shù)?清華大學(xué)出版社?2006</p><p>　　2.林濤?數(shù)字系統(tǒng)原理與應(yīng)用?電子工業(yè)出版社?2005</p><p>　　3.李哲英?電子技術(shù)及

58、其應(yīng)用基礎(chǔ)?高等教育出版社?2003</p><p>　　4.潘松?EDA實(shí)用教程?科學(xué)出版社?2002</p><p><b>　　收獲與體會(huì)</b></p><p>　　收獲不知怎么說(shuō)，體會(huì)還是有一點(diǎn)的。這次課設(shè)我本想一個(gè)人能完整的設(shè)計(jì)一個(gè)方案但是還是不行?？此坪?jiǎn)單的問(wèn)題真做起來(lái)不容易。我主要做了前面0-12v電壓的產(chǎn)生，不用多想整流自然用

59、單橋，而這濾波看資料好像用的越復(fù)雜效果越好但是想想好像也不需要，就用電容挺好只要值大一點(diǎn)就好。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓常用的穩(wěn)壓值好像不大再說(shuō)那電壓還要可調(diào)所以用兩級(jí)放大，之間用電位器可調(diào)而后的輸出要使電流小于400ma則當(dāng)負(fù)載為0時(shí)電流不大于400，為此輸出采用分壓調(diào)節(jié)電阻值使其滿(mǎn)足要求。至此電壓可調(diào)并滿(mǎn)足量程之后考慮數(shù)字顯示輸出電壓是個(gè)模擬量則需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。則需要用道A|D轉(zhuǎn)換器但是沒(méi)學(xué)，查書(shū)，問(wèn)人知一點(diǎn)妄圖設(shè)計(jì)出來(lái)。簡(jiǎn)單一點(diǎn)精確度低一點(diǎn)