直流稳压电流及信号发生器的制作

1、东华理工大学长江学院电工学课程设计设计计算报告课程题目：直流稳压电流及信号发生器的制作专 业：机 械 工 程班 级：姓 名： 学 号:一、 实验名称直流稳压电流及信号发生器的制作二、 实验目的1.熟悉集成稳压电源芯片的特点，能合理选择使用2.熟悉掌握信号发生器的使用方法3.提高电路布局，焊接装配技能，训练识图能力；4.掌握直流稳压电源的性能测试方法；5.掌握IN555的工作原理；6.强化实用电路设计的方和技巧，进一步掌握电子艺，建立良好的工程意识。三、 实验仪器二极管IN4007*4、稳压器7805*1、发光二极管*2电阻： 1K*2、470K*1、56K*1电容： 100U*1、1U*155

2、5发生器*1、瓷座*1、万能板*1、电烙铁*1四、 实验原理及内容1、直流稳压电源制作根据设计要求，串联直流稳压电源的结构如图1.4-1所示。主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和保护电路等组成。图1.4-1 小功率直流稳压电源方枢图（1）变压器变压器的作用是将220V交流电降压到负载所需要的电压。根据本课题设计要求，变压器选用220V输入，15V输出，功率不小于10W的普通型，带中心抽头更好，容易扩充。（2）整流滤波电路整流滤波电路的结构如下图1.4-2所示。220V交流电压经变压器降压后，其次级电压变为U2。经二极管D1D4，电容C实现桥式整流电容滤波。图1.4-2桥式整流滤波电路整

3、流电路的作用是将变压器副边交流电压U2变换成脉动直流电。整流电路用四个二极管构成桥式整流，如果变压器带中心抽头，也可以用两个二极管构成全波整流，当然用桥堆也可以。二极管最大整流电流选用大于1A，最高反向电压大于50V即可。具体型号可上网查找。滤波电路的作用是将来自整流电路的脉动直流进行平波。滤波电路的形式通常有电容滤波、电感滤波和复式滤波三种。电容滤波适合负载电流较小的场合，电感滤波适合负载电流较大的场合，而复式滤波一般用在要求较高的场合。本电路负载较小，故选用电容滤波即可。（3）稳压电路稳压电路采用典型串联调整结构，一种带过流保护和指示电路的稳压电路结构。经过滤波电路平波后的电源纹波仍然较大

4、，对于要求较高的电路和电子设备不能使用。稳压电路的作用就是将滤波后的直流电源进一步平波，在电源和负载发生变化（允许的范围）时仍然提供恒定电压。对于线性稳压电路，常采用集成稳压电路和分立元件串联稳压电路等，它们各有优缺点，分别用在不同的场合。本课题主要设计分立元件串联稳压电路。这种电路可以根据要求得到输出在一定范围可调的直流电源电压，稳压效果好，输出功率大，系统效率高等优点。2.信号发生器及芯片简介信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函

5、数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种： （1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。（2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、

6、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国美信公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。（4）利用专用直接数字合成芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到

7、很高的频率。但成本较高。产生所需参数的电测试信号仪器。按其信号波形分为四大类：正弦信号发生器。主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按其不同性能和用途还可细分为低频（20赫至10兆赫）信号发生器、高频（100千赫至300兆赫）信号发生器、微波信号发生器、扫频和程控信号发生器、频率合成式信号发生器等。函数（波形）信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。脉冲信号发生器。能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用以

8、测试线性系统的瞬态响应，或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。随机信号发生器。通常又分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。噪声信号发生器主要用途为：在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统性能；外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以测定噪声系数；用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测定系统动态特性等。当用噪声信号进行相关函数测量时，若平均测量时间不够长，会出现统计性误差，可用伪随机信号来解决。555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外

9、，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 3、NE555芯片的工作原理555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。555定时器原理图及引线排列如图9、1所示。其功能见表9、1。定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的输出

10、端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；正常工作时4接为高电平。5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。如果不在5脚外加电压通常接0.01F电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。4、555定时器的功能介绍555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 R

11、S 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常

12、作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。5、稳压器7805*1（1）结构组成用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作中需要一个能输出1.5A以上

13、电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。在78 * 、79 * 系列三端稳压器中最常应用的是TO-220 和TO-202 两种封装。这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如附图所示。从正面看引脚从左向右按顺序标注，接入电路时脚电压高于脚，脚为输出位。如对于78*正压系列，脚高电位，脚接地，脚为输出位；而对于79*负压系列，脚接地，脚接负电压，脚为输出位。如附图所示。此外，还应注意，散

14、热片总是和最低电位的第脚相连。这样在78*系列中，散热片和脚（地）连接，而在79*系列中，散热片却和脚（输入端）连接。（2）内部电路编辑7805三端稳压IC内部电路具有过压保护、过流保护、过热保护功能，这使它的性能很稳定。能够实现1A以上的输出电流。器件具有良好的温度系数，因此产品的应用范围很广泛。可以运用本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题，输出电压误差精度分为±3%和±5%。（3）7805三端稳压IC在电路运用中应注意以下事项：输入输出压差不能太大,太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏。最高输入电压不能超过35伏; 输出电流不能太大，1.5A 是其

15、极限值。大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否则会导致高温保护或热击穿; 输入输出压差也不能太小,低于2伏稳压效率急速下降。五、 实验成品图片六、实验心得在这次实验过程中，也遇到不少问题，但在独立思考和互相交流的情况下，最终都能顺利完成任务。其中，在初次设计布局图和布线图时，电位器的摆放和布线造成很多困扰，独立思考了一段时间后终于想到一个比较可行的方案，接着和周围的同学互相交流布线方案，通过交流，发现到自己布局和布线上存在的不足和亮点。最后经过多次改进后终于能完满解决电位器的布局问题。 做了两天的课程设计，有关于计数器方面的，更多的是关于人与人之间关系方面的。画好了电路图，接下来就是做硬件方面

16、的焊接工作了。没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常的劳心劳力。早上起来到实验室，一泡就是半天。在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。 通过这次计数器设计，我在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了计数器设计等课程所学的内容，掌握计数器设计的方法和