简易数字直流电源.doc

洛阳理工学院 课程设计 洛阳理工学院模拟电子技术课程设计音频放大器的制作系（院）：专业：班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：2009年12月26日 目 录一、设计目的3二、设计要求3三、设计原理4四、实验设备和器材4五、简易数字直流电源的设计内容和制作步骤：55.1 电源的设计55.11电源的设计要求55.12电源的器件选择55.13电源的设计指标及参数65.14设计原理图65.15电源设计原理图的分析75.16电源设计的小结75.2数字直流电源的设计制作过程85.21要求85.22数字直流电源设计的器件85.23数字直流电源设计的参数95.24数字直流电源的电路图95.25数字直流电源的设计分析115.3数字直流电源的设计步骤125.4数字直流电源设计的小结125.5焊接过程中遇到的问题13设计总结14参考文献15一、设计目的1.学习Mutisim的电路仿真过程，绘制电路图，进行基本的仿真实验对设计的电路进行性能分析2.设计LM93运算放大电路，DAC0832数模转换器，要求调节滑动变阻器能使电压放大或变小。二、设计要求1.在输入电压：-5V +5V电压变化范围10%条件下：输出电压可调范围：-5V +5V；2.最大输出电流：300mA;3.测出设计电路的输出电阻(输入电压变化范围10%下,满载)。4.测出设计电路的稳压系数( 最低输入电压下,满载)，并将稳压系数减到最小。三、设计原理高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后通过音频接口将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 然后根据原理图在mutisim进行仿真，通过参数的调整，观察输出波形的变化，再根据原理图进行实物焊接，最终得到一个音频功率放大的效果四、实验设备和器材表4.1序号名称数量参数规格备注1LM3861无N-1实现功率放大2电路板1无ZD用于连接电路3喇叭18/1wYD58输出信号4电源16-13v输入信号5电容6104 10350V/1uf 50V/10uf 16V/470uf 16V/220ufUNITED1uf 10uf 470uf 220uf为电解电容，用于调节电路6滑动变阻器、数据线、音频输入端口、 导线各一用于连接电路7电阻14.7R无用于调节电路五、音频放大器的设计内容和制作步骤： 5.1 电源的设计 直流电源一般包括四个组成部分,即电源变压器,整流电路,滤波器和稳压电路.图5.1电源变压器整流电路滤波器稳压电路负载电网电压 5.11电源的设计要求（1）输出不同电路所需要的电压和电流以外（2）直流输出电压平滑，脉动成分小（3）输出电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时能保持基本稳定（4）交流电变换成直流电时的转换效率高等5.12电源的器件选择电源变压器匝数之比是220/19，四个二极管组成桥式整流电路，500u的电容，电阻R为2K，稳压管VDz7V，调整管VT运算放大器，R1、R3分别为560Ohm、910Ohm,滑动变阻器R2为510Ohm。负载RL为300Ohm。5.13电源的设计指标及参数本电路在调试中显得比较简单，不存在令初学者感到头疼的调试问题；与此同时它还具有优良的电气性能: 输出功率大:在16V的电源电压下，该电路能在4负载上输出每路不少于15W的不失真功率，或在8负载上输出每路不少于10W的不失真功率，其相对应的音乐功率分别为30W和20W。 失真小：放大器在输出上述功率时，最大非线性失真系数小于1%，而频宽却能达到14kHz以上，音域范围内的频率失真很小，具备高传真重放的基本条件。 噪音低：若把输入端短路，在扬声器1米外基本上听不到噪音，放送高传真节目时有一种宁静、舒适的感觉；另外由于使用性能优异的功率集成块，放大器的开机冲击声也很小。该电路电气性能稳定、可靠，能适应常时间连续工作，集成块内具有过载保护和热切断保护电路。电气性能参数如下：电源电压Vcc 6V18V输出峰值电流 3.5A功率带宽（-3dB）BW 10Hz140KHz静态电流Icco(电源电流) 60A谐波失真度 0.5%5.14设计原理图 图5.4 5.15电源设计原理图的分析电网提供的交流电压一般为220v，而各种电子设备所需要的直流电压的幅值却各不相同。因此需要进行一下转换。整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件。将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。滤波器的作用是尽可能的将单向动脉电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。 在平常的学习过程中所接触到的各种电子电路,如各种放大电路信号运算和处理电路以及波形发生电路等.都需要用直流电源来供电.对于直流电源的主要要求,除了能生产不同电路所需要的电压赫尔电流以外,还应做到,直流输出电压平滑,脉动成分小;输出的电压幅值稳定;交流电转换成直流电时的转换效率高等. 5.16电源设计的小结通过对电源设计的尝试,我们在没有改变变压器的情况下,直接将220V交流电转换为9V-15V的直流电,通过multisim软件仿真，修改相关参数，最终使实验仿真成功.对电源的原理、指标及性能有了更加深刻的认识。深切的体会到利用二极管的单向导电性可以组成整流电路。与单相半波整流电路相比，单相桥式整流电路的输出电压较高，输出波形的脉动成分相对较低，变压器的利用率较高。总之，这次试验无论从理论上还是从实践能力上讲，都有很大的提升。5.2音频放大器的设计制作过程5.21要求设计一个音频放大器，声音大小可调。1.获得一定的不失真（或较小失真）的输出功率，输出功率尽可能大。2.效率要高，所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的功率比值越大效率越高。3.非线性失真要小，以输出效率为主要目的，可有较小的非线性失真。5.22音频放大器设计的器件1.一个滑动变器2.一个音频输入端3103电容一个4.1uf电容一个5.LM386放大器一个6.10uf电容一个7.470uf电容一个8.220uf电容一个9.104电容一个5.23音频放大器设计的参数1.功率放大电路的一个重要技术指标是最大输出功率.在共射接法时,最大输出功率可表示为 Pom=ucem/2(Icm/2)=1/2 UcemIcm （公式5.23）2.放大电路的另一个重要指标是效率。放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出功率比较大的情况下，效率问题更为重要。放大电路的效率可表示为=P0/PV 其中，P0为放大电路输出给负载的功率，PV为直流电源VCC所提供的功率 5.24音频放大的电路图图5.24（1）音频放大的原理图 图5.24（2）音频放大的设计图 图5.24（3）音频放大器的实物图5.25音频放大器的设计分析LM386的分析 LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386的内部原理图 图5.25 LM386内部电路原理图2.LM386的引脚图LM386是集成OTL型功放电路的常见类型，与通用型集成运放的特性相似，是一个三级放大电路：第一级为差分放大电路；第二级为共射放大电路；第三级为准互补输出级功放电路。它的外形和引脚排列示意图如图1所示。引脚2：反相输入端； 引脚3：同相输入端； 引脚4：接地端； 引脚5：输出端； 引脚6：工作电源引入端； 引脚1与8：电压增益设定端； 引脚7与地之间串接旁路电容， 旁路电容容值一般取10F。3.LM386的参数1.LM386电源电压4-12V，2.音频功率0.5w4、LM386设计的小结5.3音频放大器的设计步骤LM386有8个引脚，如图4.3.1所示，其中接在电容1F上，和接在电容103上不分正负极，然后再接地，接在电容220F的正极，从正级再出来一根导线接在电容104上，负极接喇叭，然后接地，接在电容470F的正极，然后接地，接在电容10F的正极然后接地，变阻器的负级、和、喇叭、104电容、线接地。在确认电路焊接无误后，开始进行电路的调试。先把电源接在正、负极的导线上，然后判断音频输出是否正常。5.4音频放大器设计的小结首先，分析了一下电路图。然后，开始了实物的连接。刚开始的时候竟然把电容的正负极接反了，经过了几番努力，终于把实物图接好了，拿去测试一下，喇叭竟然不发声，回去看了一下，电源正负极接反了，喇叭不通电，哪里会响啊！最后，在我们三个人共同的努力下，音频放大器的设计完成了。看到自己动手设计出来的实物，心里感到由衷的高兴。在音频放大器连接的过程中，我逐渐对各个器件有了清楚的了解，同时，对它们的作用、功能、参数，及技术指标都有了更深的理解。深刻体会到了电路在生活当中的强大用途，感觉电路很神奇，给我们的生活带来了极大的方便。这次实验使我对电路的学习有了更加积极的态度，更加强烈的兴趣。5.5焊接过程中遇到的问题焊接时先确定好电路板的哪一面导电.使其在导电的一面焊接，确保通电。第一，检查实物的连接线路与电气原理图是否相符。元件的连接是否正确，引脚的连接是否正确。尤其注意的是芯片、二极管和开关管的极性、电容器的耐压和极性、电阻的阻值和功率是否与设计图纸相符，重点检查线路与线路是否有短路的现象。第二，检查焊接点是否牢固。特别要检查锡点有无错焊和漏焊，尤其是相邻的锡点是否容易短路。第三，确保电源和地的连接无误在通电。掌握好电烙铁的温度和焊接时间，选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置，才可能得到良好的焊点。正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤，如图5.17所示。 步骤一：准备施焊（图(a)）左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。 步骤二：加热焊件烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为12秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。例如，图(b)中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。 步骤三：送入焊丝焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！ 步骤四：移开焊丝当焊丝熔化一定量后，立即向左上45方向移开焊丝。 步骤五：移开烙铁焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是12s。设计总结在这几天的电路实验过程中，在做电路仿真时，我先画好了电路原理图，再在mutisim中仿真出来，通过参数的改变，使输出波形有原来的失真到后来的稳定。然后又学会了怎样在Protel中画电路图怎样测试以及PC板的用法。我对电路器件有了清楚的认识；对元件的性能指标，工作原理，作用，参数有了更深刻的理解和掌握。真正体会到了电路功能的强大与它本身的神奇力量，学会了连接基本的电路图，解决基本的电路问题。通过动手操作，使我对电路产生了更加强烈的学习兴趣，有了更积极的态度，更认真的思考，更加想尝试动手设计的欲望。总之，这次电路实验，无论从理论上还是从动手能力上讲都有