数控直流稳压电源设计任务书

电子线路仿真电子线路仿真课程设计报告课程设计报告 DESIGN REPORT ON SIMULATION OF ELECTRONIC CIRCUIT 题 目 数控直流稳压电源 学科部、系 ： 信息学科部 专业班级： 071 电子信息工程 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 2009-12-24 第一部分第一部分 设计任务设计任务 1.1 设计题目及要求 设计一个有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。假定+5V 和+15V 电源给 定。 设计要求： （1）输出直流电压调节范围 515V，纹波小于 10 mV； （2）输出电流为 500mA； （3）稳压系数小于 0.2； （4）由“+” 、 “-”两键分别控制输出电压的步进增减，步进值为 1V，输出电压值用 LED 数码管显示。 第二部分第二部分 设计方案设计方案 2.1 总体设计方案说明 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图 1 所示。主要包 括三大部分:数字控制部分,D/A 变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+，- 按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到 D/A 变换器，经 D/A 变换器转化为相应的电压。此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳 压器输出的电压为 1V 的步进增加。 2.2 模块结构与方框图 Ui Uo 电压 加减 控制 按键 可逆 计数 器 稳压 调节 电路 反馈 控制 数显 电路 D/A 转换 电路 第三部分第三部分 单元电路设计与参数计算单元电路设计与参数计算 3.1 可逆计数器模块 3.1.1 模块电路及参数计算 3.1.2 工作原理和功能说明 因为要求是输出 5-15V 的电压，只十一个电压值，而计数器 74193 是一个 16 进制的可逆计数器。我们只要用从 0 计数到 10 的几个状态，这可以通过反 馈的方法实现。当 74193 输出 0 时，最后输出为 5V。不能再减小了。所以通过 一个四输入的或门输入到与非门 U10 使减“-”失效，计数器不能减计数，只能 加。当加到 6 时或门反馈的数为 1，通过 U10 后计数器就可以减计数了。同理， 当输出 15V 时，74193 输出为 10,电压不能再加了。通过反馈输出一个 0 使加计 数失效，电压停在 15V。此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。 3.2 D/A 转换模块 3.2.1 模块电路及参数计算 3.2.2 工作原理和功能说明 这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接 74193 输出端的 Q1Q2Q3Q4,输入端 依次接入的是 00001010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。根据公 式 UO1=-Rf（UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3） 其中 R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节 Rf 到一定的值， 就可已得到想要的模拟信号电压的大小。其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以 找到。加后面一个放大器原因是数字信号经过第一个放大器后会反向，而我们要的是正向 点压。 3.3 稳压调节模块 3.3.1 模块电路及参数计算 3.3.2 工作原理和功能说明 首先使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波。然后经过稳压模块 =R4/(R4+R3)UN =U0-5R2/(R1+R2)得到=UNR4/(R4+R3)+R2/(R1+R2)5 UPUN0U 令 R1=R3=0,R2=R4=1000 欧 可以得到 U0=UN+5。因此 R3 的左端输入电压为 010 电压 即可。之所以用 7805 稳压模块是因为使其输出电流，稳压系数，输出电阻，纹波都能 够满足设计要求。 3.4 数显模块 3.4.2 工作原理和功能说明 此部分用了两个 10 进制可逆计数器，用来显示从 5-15V 的电压变化，当 接电后低位计数器先置数 5,然后开关 J3 接到高电平，进入计数状态，当计数 到 10 时，进位信号 CO 为 1,用此信号来触发高位计数器的加计数端，用借位信 号 EO 触发减计数端。 3.5电源模块 电源部分为电路提供 20V、15V、-15V、5V 的电压。使用的整流电路结构为桥式电路，滤波 选用电容滤波，再经过稳压模块稳压输出。 第四部分第四部分 整体电路整体电路 4.1 整体电路图 4.2 元件清单 按钮开关 J1、J2 电阻若干 可调电阻 与非门 U3、U9、U10 或门 U12 可逆计数器 U2 74LS193N、U7 74LS192N、U8 74LS192N 运算放大器 U1 LM324N 数码管 U5 U8 稳压器 U4 LM7805CT LM7815CT LM7915CT 变压器 整流二极管 电容若干 第五部分第五部分 电路仿真结果电路仿真结果 5.1 电路仿真调试 5.1.1 调试步骤及测量数据 （1）辅助电源的安装调制 在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功 能及电路连接。检查正确无误后加入交流电源，测量各输出端直流电压值。 （2）加入 5V 电源，用万用表测量计数器输出端子，分别按动“+” “-” 键，观 察计数器的状态变化。 （3）D/A 变换器电路调试 将计数器的输出端分别接到变换器，当输入为 0000 时，调节滑动变阻器，使 输出为 0。当输入为 1010 时，使输出为 10v。 （4）连接好电路，测试输出电压的值，直至满足要求为止。 5.1.2 故障分析及处理 5.2 整体性能指标测量（附数据、波形等） 第六部分第六部分 设计总结（心得体会）设计总结（心得体会） 设计电路时应当一部分一部分的做，只有把这一部分做好了才去做其它的电路，不能一次 性全做完再去检测，这样的话，如果结果错了，很难找出错在哪里，只能又回头把电路拆 分开分析。设计电路时也要考虑器件，有的器件没有就不能用，就需要用其它相似的器件 来替代，电路设计时就会有很大的不同。在实际电路中，由于器件的性能不同，结果常常 和想象的不同，理论上可行的方案，在现实中却不行。一个好的设计不可能一次就完成， 要不断的调试，不断的改进，才能做好。 第七部分第七部分 参考文献参考文献 1 梁宗善. 电子技术基础与课程设计.华东理工大学出版社. 1994. 2 A.P.Goutzoulis and D.R.Pape, Design and Fabrication of Acousto-