模电课设---FV转换电路设计与实现

1、模式电流班级成建立米名称：XXXXXXX电气：级学生编号：XXXXXXXXX东华大学十级项目第一部分自制DC电源：交流220伏直流12V1-5页.第二部分是线性FV转换电路的设计与实现第一章设计背景和要求.设计要求。第二章系统概述.2.1设计理念和方案选择。2.2每个功能块的组成.2.3工作原理。第三章单元电路设计与分析.3.1各单元电路的选择.3.2设计和工作原理分析.第四章电路组及调试.4.1遇到的主要问题。4.2现象记录和原因分析.4.3解决方案和效果.4.4功能测试方法和步骤第五章结论。5.1设计主题的总结意见和进一步改进的意向声明.5.2总结设计的收获和经验。第六章仪器、仪器及部件介

2、绍附图(总电路图和每个模块的细节).参考第一部分自制DC电源：交流220伏直流12V一、设计背景：DC稳压电源广泛应用于各种电子产品中。不同的电路对电源有不同的要求。在许多电子设备和电路中，需要一种电源，当电网电压波动或负载变化时，该电源能够保持输出电压基本不变。电子设备中的电源一般由交流电网提供，交流电网由四个主要部分组成：变压、整流、滤波和稳压。本设计的主要内容围绕如何稳定串联可调DC稳压电源的输出DC电压，减少脉动分量展开。首先介绍了稳压电源的设计方法，然后介绍了电容滤波电路的性能特点，然后介绍了各单元电路的设计仿真，电路中采用了提高稳定性、温度稳定性和限流过流保护电路的具体措施，保证了

3、电路的安全稳定运行。二。设计要求：设计DC电源：交流220伏直流12V。三、设计原则：DC电源的基本构成(1)变压器：220伏电网电压被转换成所需的交流电压。(2)整流电路：利用二极管单向导电性，交流正负电压被转换成单向DC脉动电压。整流器电路的任务是将交流电转换成直流电。这项任务的完成主要依靠二极管的单向导通，因此二极管是整流电路的关键部件。D1到D4的电子管以桥的形式连接，所以它们被称为桥式整流电路。源电压波形：整流波形：从上面的电路图，我们可以得到输出电压的平均值：这样我们就可以得到它整流器选择原则：流经二极管：的平均电流=1/2 * 1。在本实验设计中，IL1的大小约为1A，反向电压的

4、最大值为Urm=U2。为了选择二极管时的安全性，所选二极管的最大整流电路IDF应该大于流经二极管的平均电流ID，即0.5A，并且二极管的反向峰值电压Urm应该大于电路中实际最大反向电压的两倍。在实验中，我们采用了1B4B42封装的单相桥式电路。(3)滤波电路：脉动电压中的纹波分量被滤除，以使输出成为相对平滑的DC电压。交流电经过整流电路后可以转换成脉动直流，但它含有较大的交流分量。为了在设备上使用纯交流电，还必须使用滤波电路来滤除脉动电压中的交流电分量。常见的滤波电路包括：电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路和P型滤波电路。在这种电路中，选择电容滤波电路是因为它相对简单并能达到良好的效

5、果。滤波电容器通常从几十到几千微法的电解电容器中选择，因此选择4200uF/25V电解电容器。滤波器电路如下图所示：滤波器电压：输出DC电压UL与U2的关系：u1=(1.1 1.2)U2变压器二次电流有效值：I2=(1.52)IL稳压电路：保持输出电压稳定。四、参数计算：1)整流器电路参数：平均输出电压：平均输出电流：平均整流电流：最大反向电压：整流二极管的选择(考虑电网的%波动):2)滤波电路参数二极管导通角:滤波电容的选择：一般情况下，选择几万微法的电解电容器，其耐压值应大于。3)实际计算过程(1)为了使W7812正常工作，输入和输出之间必须保持大于2V的电压降，因此W7812输入端的DC

6、电压必须高于14V。W7812输入端的电流通过整流和滤波变压器的次级输出电压U2(t)获得。假设整流电路的内阻为0，负载电流为0，W7812输入端的最大电压U=1.414Uef，Uef为U2(t)的有效值。由于滤波器电容不可能是无穷大，根据经验，U 1.414 Uef=1.2 Uef，因此Uef=14.4V伏。考虑到整流桥的两个二极管之间的电压降约为1.4伏，变压器为15伏.(2)变压器选择：变压器选择双15V变压器。考虑到电流不需要太大，最大电流为2A，变压器实际输出功率为30W，能够很好的满足要求。(3)整流桥：考虑到电路中的冲击电流，整流桥的额定电流是工作电流的23倍。只需选择RS301

7、(100伏，3A)，实际采购过程中选择的2W10也符合设计要求。(4)滤波电路：考虑到对纹波电压的要求较高，选择耐压为25V的2200uF电解电容。(5)去耦电容：W7812和W7912芯片需要选择去耦电容。根据手册，0.1uF和0.33uF分别用于滤除高频成分和防止自激。(6)为了防止负载产生冲击电流，在输出端增加一个耐受电压为25V和220uF的电解电容器。(7)支路7)W7912的原始参数与支路W7812的参数相同。(8)为了防止电源短路从上图可以看出，设计是成功的。六、设计总结：该设计中最具挑战性的问题是将不使用仿真软件。选择Multisim10软件的原因是参考了几个关于DC电源设计的

8、在线文件和实验报告。然而，问题是这个软件从来没有被学习过，并且一些重要的组件不能用EWB软件找到。因此，为了完成设计电路的验证、调试和仿真，在库中找到了Multisim10软件的相关教程作为辅助工具来完成设计。通过这次设计，我不仅掌握了模型电学的知识，并将其运用得更加实际，而且还学习了Multisim10软件的相关知识，可谓一举两得。第二部分是线性FV转换电路的设计与实现第一章设计背景和要求设计背景：标准电压信号和标准频率信号之间的转换经常存在于电路中。电压(V)转换成频率(F)的过程称为电压/频率转换(VFC)，频率转换成电压的过程称为频率/电压转换(FVC)。VFC有许多人们熟悉的方法和方

9、便的转换。FVC相对困难。一般来说，FVC电路是指对频率和转换线性要求较高的FVC电路，要求频率相位特性的动态范围宽，转换精度高，电路简单。线性F/V转换电路常用于涡轮流量计、脉冲转速表等。设计要求：(1)输入信号：峰峰值为20mV、0-10k赫兹的正弦交流信号；(2)输出信号：电压在0-10V之间线性变化的DC电压信号；(3)1千赫、5千赫和10千赫三个频率点的频率/电压最大转换误差为1/1000；1 khz时的纹波噪声小于50mV；单稳态正脉冲的脉宽tw在20 s和40 s之间。第二章系统概述设计理念：由于输入信号幅度小，需要先将信号放大，然后将放大后的信号与二极管并联，滤除0v以下的电压

10、，通过555触发器将其变为矩形波，通过积分电路和单稳态触发器形成单稳态脉冲，通过滤波电路获得DC电压。但是，由于会有干扰信号输入，我们选择了差分放大电路来抑制共模信号，这样可以消除输入信号中的干扰。设计方案：(1)仪表放大器实现小信号的高保真放大，抑制共模噪声干扰；(2)由过零比较器或555定时器构成的施密特电路将正弦波转换成矩形波信号；(3)RC差分电路三极管整形电路将矩形波信号转换成下一跳窄脉冲并触发后一级；555定时器构成单稳态触发器，输出一定宽度的单稳态正脉冲信号；(5)二阶RC滤波电路获得纹波系数小的DC电压信号；同相比例放大电路线性放大DC电压信号，满足设计参数要求。各功能模块的组成和原理：输入信号输入信号由一个峰峰值为20mv、频率为0-10千赫的函数发生器和一个正弦交流信号产生。(2)放大器电路放大器电路由差分放大器电路和比例放大器电路组成。其目的是放大输入的20兆帕、0-10千赫正弦交流信号，以满足后级电路的输入要求。该差分放大电路能够有效抑制共模干扰信号并放大输入信号，从而触发后续电路中的施密特触发器。由于输入信号的峰峰值为20mv，施密特触发器的触发电压为812V (555定时器将在后面描述)，因此从获得的仪表放大器的最小放大系数为。但是