電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告---直流穩(wěn)壓源

1、<p>　　電 </p><p>　　子 </p><p>　　技 </p><p>　　術(shù)</p><p>　　課題目：直流穩(wěn)壓源</p><p>　　程專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化</p><p&

2、gt;　　設(shè) 指導(dǎo)老師： </p><p>　　計(jì) 學(xué)生姓名： </p><p><b>　　報(bào) 學(xué)號(hào)： </b></p><p><b>　　告</b></p><p>　　課程課題、直流穩(wěn)壓源</p><p><b>　　方案一：</b&g

3、t;</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。?）運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的數(shù)電和模電的知識(shí)，根據(jù)元器件的特性設(shè)計(jì)出題目要求的直流穩(wěn)壓源電路，分析每個(gè)元器件的作用，了解每個(gè)模塊的功能，能夠很熟練地操作Proteus仿真軟件，并用Proteus軟件仿真出電路原理圖的要求，得到結(jié)果，計(jì)算電路中的電壓、電流、功率等性能指標(biāo)，將仿真結(jié)果附在報(bào)告上。<

4、/p><p>　?。?）題目為直流穩(wěn)壓源，根據(jù)題目的要求設(shè)計(jì)出合適的電路，找到每個(gè)元器件的參數(shù)，以便確定需要的元件，并且在理論上得到輸出值與輸入值之間的關(guān)系，將設(shè)計(jì)好的電路在Proteus連接起來(lái)，并且用Proteus的仿真功能仿真出直流穩(wěn)壓的電源，將仿真的結(jié)果與理論上的到的數(shù)據(jù)比較，總結(jié)出誤差的原因，并且描述出在仿真過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及怎樣解決這樣的問(wèn)題，最后寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。</p>&

5、lt;p>　　二、Proteus的界面圖及說(shuō)明</p><p>　?。?）Proteus的外觀</p><p>　　（2）Proteus的仿真界面</p><p>　?。?）Proteus的功能介紹</p><p>　　Proteus 是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、

6、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路</p><p>　　Proteus提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等軟件。 Proteus具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和SPIC

7、E分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。</p><p>　　PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)，它的主要功能有對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電路，只要在Proteus中能夠找到相應(yīng)的元器件就能夠經(jīng)他們按照原理圖連接起來(lái)，并且能夠仿真出真是的實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)。</p><p&

8、gt;　　三、總體電路的原理圖及說(shuō)明</p><p>　?。?）電路原理圖如下所示：</p><p>　?。?）電路功能的說(shuō)明</p><p>　　設(shè)計(jì)電路的思想是為了調(diào)試電路的方便，用常用的萬(wàn)用表電池6F22型（+9V）得到0V-5V的穩(wěn)定電壓，尤其是在作參考電壓時(shí)需要穩(wěn)定電壓，因此，用上面所示電路能夠?qū)崿F(xiàn)在0V-5V范圍內(nèi)的穩(wěn)定的可調(diào)電壓，即為可調(diào)穩(wěn)壓源電路。&

9、lt;/p><p>　　四、電路原理圖的分析</p><p>　　（1）原理圖的具體說(shuō)明</p><p>　　原理圖中采用的是+9V的電池供電，在電源處接了一個(gè)小電容，目的是為了防止電池電壓不穩(wěn)時(shí)產(chǎn)生變化的電壓，用電容能夠?qū)⒆兓碾妷簽V掉，其中的R1和D1是顯示電路是否工作的電路，由于電路中不需要對(duì)D1進(jìn)行操作，只需要讓D1點(diǎn)亮顯示電路處于工作狀態(tài)，所以R1的阻值比較大

10、。電路中的R2的目的是分電壓，D2是一只穩(wěn)壓二極管，它的穩(wěn)壓電壓是5.1V，為了防止D2被過(guò)分擊穿，用R2 分得一部分電壓，起到了保護(hù)的穩(wěn)壓二極管的作用，其旁邊用一只電壓表來(lái)顯示穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓，電壓表之后的R3和RV1的作用是承擔(dān)穩(wěn)壓二極管兩端電壓，其中R3的作用是分一部分電壓使得RV1兩端電壓小于+5V，電路接下來(lái)接了一只LM258的預(yù)算放大器，它的目的是將在RV1處得到的電壓進(jìn)行放大，使得輸出端的電壓最大值為+5V，現(xiàn)在解釋一

11、下R3的具體作用，對(duì)運(yùn)放而言，它的增益>1，如是電路中沒(méi)有R3 的分壓，那么到達(dá)運(yùn)放處的電壓將會(huì)直接>+5V，不能夠滿足最大電壓是+5V的特點(diǎn)，R3就是用來(lái)衰減一部分電壓，使得運(yùn)放能夠輸出端有我們需要的電壓，最后電壓表的作用是來(lái)得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)果，整個(gè)電路最終實(shí)現(xiàn)了直流穩(wěn)壓的功能。</p><p>　?。?）電路中的相關(guān)計(jì)算</p><p>　　發(fā)光二極管的壓降為2V-3V，那么

12、通過(guò)發(fā)光二極管的電流范圍是，其管耗大小是1.2mW-21.mW，所以不會(huì)對(duì)電路的電壓有多大影響，可以用來(lái)顯示電路處在工作狀態(tài)。流過(guò)R2的電流大小是，它的管耗是3.4mW,考慮的電路的可靠性，我們可以選擇Proteus提供的0.5W %5誤差的電阻4.7K，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值是+5.1V，采用的是1N4733A這個(gè)管子。1N4733是精密穩(wěn)壓二極管，它是單電源供電，最大耗散功率P=1W,穩(wěn)定電壓Vz=5.1伏 最大工作電流I=179mA

13、。R3作用是衰減一部分電壓，其衰減的電壓大小應(yīng)該這樣計(jì)算，， ，衰減了7.5%,是的加在運(yùn)算放大器兩端的電壓值不足5.1V，對(duì)于運(yùn)算放大器而言，可又虛短虛斷得到運(yùn)放輸出端與輸入端的電壓關(guān)系，如圖所示：，假設(shè)R4輸入端電壓大小為，電路中R6與RV2是串聯(lián)關(guān)系，通過(guò)他們的電流相等，，得到，可見該運(yùn)放起到了正向放大器的作用，并且增益的始終是>1的，運(yùn)放輸出端接了一個(gè)100的電阻，為輸出電阻，輸出電阻比較小，它的好處就是帶負(fù)載能力比較強(qiáng)，

14、同時(shí)也很好地穩(wěn)定了輸出電壓。</p><p>　?。?）電路原理圖的補(bǔ)充說(shuō)明</p><p>　　我們要得到的是0V~5V的穩(wěn)定電壓，就必須要有可調(diào)電壓的裝置，電路中的兩個(gè)可調(diào)電阻就解決了這個(gè)問(wèn)題，其中RV1是粗調(diào)電壓，RV2為細(xì)調(diào)電壓，我們先將兩個(gè)可調(diào)電阻調(diào)制中間位置，先粗調(diào)節(jié)RV1的阻值，讓電壓靠近我們需要的電壓，然后細(xì)調(diào)節(jié)RV2的阻值，讓輸出電壓穩(wěn)定在我們需要的電壓位置，將仿真結(jié)果附

15、在報(bào)告上面，并且用調(diào)節(jié)時(shí)兩個(gè)可調(diào)電阻阻值計(jì)算出理論的輸出電壓與實(shí)際仿真輸出電壓的差值，得出實(shí)驗(yàn)誤差的大小，并且分析實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源，提出解決誤差的方案。</p><p><b>　　五、仿真結(jié)果</b></p><p>　　為了說(shuō)明輸出電壓是穩(wěn)定電壓，我們將輸出端接上兩個(gè)電壓表顯示結(jié)果，一個(gè)是交流電壓表，另外一個(gè)是直流電壓表，為的是比較示數(shù)是否有偏差。我們觀察了四組數(shù)據(jù)，

16、四組電壓值0V，1.25V，2.50V，5.00V。他們的仿真結(jié)果如下：</p><p>　?。?）輸出端理論值電壓為0V時(shí)的仿真結(jié)果</p><p>　　其中RV1接入電路中的阻值是0K，RV2接入電路中的阻值是0K。</p><p>　?。?）輸出理論值電壓為1.25V時(shí)的仿真結(jié)果（下圖）</p><p>　　其中RV1接入電路中的阻值是

17、2.6K，RV2接入電路中的阻值是0.53K。</p><p>　?。?）輸出理論值為2.50V時(shí)的仿真結(jié)果</p><p>　　其中RV1接入電路中的阻值是5.2K，RV2接入電路中的阻值是0.56K.</p><p>　　(4)輸出理論值為5.00V時(shí)的仿真結(jié)果</p><p>　　其中：RV1接入電路中的阻值是10K，RV2接入電路中的

18、阻值是1K</p><p>　?。?）理論值與實(shí)際仿真結(jié)果之間的計(jì)算比較</p><p>　　1、當(dāng)理論輸出值為0V時(shí)，仿真結(jié)果的輸出值為0.02V，這0.02V的電壓是因?yàn)檫\(yùn)放本身內(nèi)部有一定的輸出電壓值，在仿真其他的數(shù)據(jù)結(jié)果的時(shí)候 應(yīng)該減去0.02V。</p><p>　　2、當(dāng)理論輸出值為1.25V的時(shí)候，仿真結(jié)果為1.25V，而實(shí)際上應(yīng)該是1.23V，通過(guò)計(jì)算

19、可以得到R4的輸入端電壓，經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大之后的電壓，與實(shí)際仿真結(jié)果相差0.17V。</p><p>　　3、當(dāng)理論輸出值為2.50V的時(shí)候，仿真結(jié)果是2.50V，而實(shí)際上是2.48V，通過(guò)計(jì)算可以得到R4的輸入電壓，經(jīng)過(guò)運(yùn)放之后的放大電壓是，與仿真結(jié)果相差0.11V。</p><p>　　4、當(dāng)輸出理論值為5.00V的時(shí)候，其仿真結(jié)果是5.00V。而實(shí)際上是輸出4.98V，通過(guò)計(jì)算可以得到R

20、4的輸入電壓，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大之后的電壓是，與仿真結(jié)果相差0.01V。</p><p>　　六、本人在設(shè)計(jì)中負(fù)責(zé)的工作</p><p>　　我在設(shè)計(jì)中主要負(fù)責(zé)的是電路原理圖的搜索、繪制、分析、仿真出結(jié)果出來(lái)。</p><p><b>　　小組長(zhǎng)簽字：</b></p><p>　　七、電子課程設(shè)計(jì)結(jié)論</p>

21、<p>　　此次電子課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是穩(wěn)壓源，設(shè)計(jì)的目的為了方便的得到0-5V的可調(diào)穩(wěn)定電壓，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題，比如說(shuō)是在仿真的時(shí)候?qū)ふ以骷?，在仿真的時(shí)候設(shè)置元器件的參數(shù)，修改元器件的表示符號(hào)，這些問(wèn)題都讓我們小組花了不少時(shí)間，其實(shí)主要問(wèn)題還是對(duì)Proteus的仿真操作不熟悉，尤其是在尋找元器件的時(shí)候弄了很長(zhǎng)時(shí)間，但是問(wèn)題最終還得得到了解決，最終仿真出來(lái)了結(jié)果。</p><p>&l