直流稳压电源与RC震荡电路的设计

西安科技大学模电综合设计实验报告题目：直流稳压电源与RC震荡电路的设计专业：通信工程班级：0803学生姓名：学号：0807020315设计日期：2010-07-10目录一、课程设计目的二、设计任务与要求三、基本原理与分析四、设计步骤五、设计过程六、仿真测试与调试七、仿真结果与实测结果比较八、心得体会一、课程设计目的1能够全面的巩固和应用“模拟电子技术”中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握电子设计的全过程；2合理利用分立元件或标准集成电路芯片实现规定的电路；3培养独立思考，独立准备资料，独立设计规定功能的模拟电子系统的能力；4培养独立设计的能力，熟悉仿真工具的使用；5培养书写综合设计实验报告的能力。二、设计任务和要求1设计任务设计一集成直流稳压电源，满足：当输入电压在220V交流时，输出直流电压为12V。输出纹波电压小于5mv。设计一个RC桥式正弦波振荡器，并用设计的电源供电，使输出正弦波电压4V，频率10KHz。2设计要求选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。合理选择集成稳压器；完成全电路理论设计、绘制电路图；撰写设计报告。三、设计原理与分析1直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。各部分的作用：电源变压器：的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。整流电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。滤波电路：常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。三端固定输出集成稳压器，它有三个端子，输入端，输出端和公共端，其输出电压是固定的。它将稳压电路制成了集成稳压器件，具有体积小，外围电路简单，工作性能可靠，通用性强和使用方法简单等优点。本电路选用的是LM7812CT三端稳压器和LM7912CT三端稳压器，它们的输出电压分别为+12V和-12V电压。一般输入要比输出电压高3V—5V，以保证集成稳压器工作在线性区域，实现良好的稳压作用。但输入电压又不能太高，否则集成三端稳压器上压降太大，发热严重。2RC桥式正弦波振荡器的原理RC桥式振荡器的设计图1.RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成正反馈电路，决定振荡频率0f、3R、4R形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，4D、5D是稳幅元件。该电路的振荡频率0f=RC21（1）起振幅值条件3134RRAv（2）2.电路参数确定（1）确定R、C值根据设计所要求的振荡频率0f，先确定RC之积，即021fRC为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻iR和输出电阻oR的影响，应使R满足下列关系式：iRRoR一般iR约为几百千欧以上，而oR仅为几百欧以下，初步选定R之后，算出电容C的值，然后再算出R取值能否满足振荡频率的要求（2）确定3R、4R电阻3R和4R应由起振的幅值条件来确定，由式（2）可知4R≥23R通常取4R=（2.1~2.5）3R，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。四设计步骤1．电路图设计（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。2．电路安装、调试（1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。五、设计过程1方案设计总思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给振荡器。2各环节原理图⑴变压环节⑵整流环节⑶滤波环节⑷稳压环节3选择器件选电源变压器选择适合比例带中间抽头的变压器室变压后电压为16V。选桥式整流二极管均选为1N4007GP的二极管。选滤波电容选择470uF和0.01uF的电容。选振荡器器件选频电阻选480Ω，选频电容选0.033uF，反馈电阻选30kΩ，集成管选LM324AM确定电路形式。4总原理图六、仿真测试变压部分输入电压220V50Hz有效值测量变压器输出端电压输入输出电压波形整流后的波形整流后的电压滤波后的波形滤波后的电压稳压后的波形稳压后的电压最终输出波形最终输出电压最终输出频率七、仿真数据与实验数据比较仿真数据实测数据变压器输出端电压31.988V33.1V整流后的电压29.8V30.8V滤波后电压44.1V44.2V稳压后电压12.382V；-12.416V11.24V;-11.39V纹波电压0.09mV0.1mV实际输出电压4.15V3.5V实际输出频率9.269V9.210V误差分析：一、仪器误差：任何仪器都有一定的精度，但会有一些剩余误差。二、人为误差：由于人的感官的鉴别能力的局限性，在读数方面都会产生误差。三、外界条件影响：温度、湿度、风力、日照、气压、大气折光等因素，必然会造成误差。八、课程设计心得体会经过一周的实习，过程曲折可谓一语难尽。刚开始做试验的时候，很为自己担心，因为没有经验，理论知识又不扎实，特别害怕自己做不好。于是，我在图书馆借了许多有关的资料书，查找相关的实验及其原理。这个时侯，觉得这次课程设计并没有想象中的困难。但是，理论性的东西只有实践之后才能知道自己到底掌握了多少。通过上机操作，我发现要想把理论性的东西用于实践其实也是一件相当困难的事情。首先是软件不会应用，软件上的许多东西都是英文版的，相应的元器件不是特别好找。安装和使用也挺麻烦的。其次是仿真出来波形的问题。电路图画好了，但输出的波形有很大的问题。几经周折，才发现因为电路图上的参数不对。由于对作图工具的不熟悉，随便在图里找了看着相同的二极管、三极管、三端稳压器等就用在了图里，并没有注意其参数要求。发现这个问题后，我及时更正，才解决了问题。还有，设计报告要怎样写才能完整、全面，也着实下了一番功夫。这时我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。而我也从开始时的满富盛激情到了最后汗水背后的复杂心情，这一过程，真可谓颇有收获。本次课程设计，真的很令人欣慰。通过自己的动手，我从中了解了稳压器的工作原理，掌握了multisin10.0的初步使用，学会了设计的思路和方法。这些东西都会为我今后的学习提供了帮助，打下了一定的基础。我想在学习中可以更加深入的学习电路仿真软件，运用所学的模拟电子技术知识设计更多适用的电路，给生活带来一定的方便，同时也可以锻炼自己的思维和动手能力，为以后的工作学习打下良好的基础。希望在以后的学习中可以有更多的机会去锻炼自己，让自己在毕业之前学到其他人没有学到的东西，使自己有一个更高的平台去面对社会的各种挑战。