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电子工程设计I-1报告内容要求1.设计任务与要求的说明。要求用词准确、简单扼要。(3)2.电路工作原理及主要元件的功能或作用分析。要求概念清楚,正确使用专业术语,文字叙述条理清晰、逻辑性强。(8)3.电路主要参数计算。要求正确引用定理、公式、近似条件、经验值等,计算准确无误。(8)4.电路的调试或标定原理分析及调试或标定方法的说明,测试数据分析。要求同“2”。(5)5.遇到的问题、对问题的分析、解决问题的方法。要求同“2”。(5)6.图、表、公式规范。原理图要求采用Protel99SE作图,使用拷贝的方法复制到Word文档中;按工程要求标注元件参数;公式采用公式编辑器生成;图、表、公式要求有统一的序号,图、表分别要求有图题和表题。(5)7.意见与建议。要求实事求是,对于教学的改进具有建设性。(1)8.报告要求重点突出、文字流畅、语言简练;图、表、公式的风格统一;版面、格式规范美观。(5)9.报告格式:版面要求⑴正文文字:小四号,宋体,每页44行左右,每行34字左右。⑵标题:自定⑶纸张:A4纸电子工程设计报告题目:稳压电源与变送器电路设计专业:通信工程小组:07-3姓名学号:10024215张盛10024216王嘉明指导教师:高新完成日期:2012/11/8一.概述电子工程设计课程以小型电子系统的设计为载体,使学生了解产品研发一般过程、掌握产品设计的基本方法、积累初步的实际工作经验,为从工科大学生向工程师的角色转换做好准备。课程选择小型温度控制测量系统作为选题,包含非电量到电量信号转换,信号处理,数据采集,数据处理,人机交互,数据通信过程控制等模块,要求对传感器,非电测量,模拟电子技术,数字电子技术,计算机原理,接口技术,程序设计,自动控制,通信等专业知识的熟练掌握,可谓麻雀虽小,五脏俱全。图1小型温控系统总体设计选题的设计要求为:温度测控范围:0℃~100℃控制精度:±2℃本报告是实验第一阶段的报告。二.直流稳压电源的设计与实现1.设计要求交流输入:~9V~14×2直流输出:+5V/1A±12V/0.5A安装:独立电路板结构2.设计方案:用集成线性稳压电路设计的电源电路线性稳压电路利用晶体管进行电压调整,动态响应特性好,纹波、噪声小;电压调整晶体管工作在放大区,故功耗大、发热量大且效率低。适用于低压差、小功率的场合。集成线性稳压电路采用带隙(能隙)基准电压电路,温度稳定性好、噪声小。可以实现过流、断路、过热等多种保护。此外集成线性稳压电路无需其他外围元件、使用方便、无需调整。集成稳压芯片规格齐全,便于购买,价格便宜,成本低廉。直流稳压电源各模块实现功能如图所示。图2稳压电源各模块波形图示直流稳压电源整体设计如图所示。图3稳压电源原理图-+B1-+B2FUSE2FUSE3T2T1C13300u/16VC22200u/25VC32200u/25VC4100u/16VC5100u/16VC6100u/16VVin1GND2+5V3U1LM7805CTVin1GND2+12V3U2LM7812CTVin2GND1-12V3U3+5-12+12~220vGNDFUSE1直流稳压电源一般由四部分组成:电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。本次试验中直接由教学调试台提供9V及14V的交流电输入,故省去电源变压器。图4整流电路原理图整流电路桥式整流电路如图所示,交流输入处于正半周时,电流仅能通过二极管1流入电阻Rfz,交流输入处于负半周时,电流仅能通过二极管2流入电阻Rfz,保证了负载电阻Rfz在交流输入的整个周期内都有电流通过,而且方向不变。将输出电压用傅里叶级数展开,有直流分量22200009.022)(sin21)(1UUttdUtduULLRURUI/9.0/200222UUDRM滤波电路电容滤波电路原理分析:图5电容滤波电路当u2上升到大于电容上的电压uc,u2对电容充电,充电时间常数γ=RdC很小,充电很快;当u2下降到小于电容上的电压时,二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电,uc按指数规律下降,时间常数γ=RlC比较大,放电慢。图6滤波前后波形比对电路图中的C1、C2、C3、C4、C5、C6为滤波电容。其中C1、C2、C3的作用是消除纹波,并能消除自激振荡;C4、C5、C6的作用是消除输出的高频噪声。滤波电路原理是交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流。其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联),滤掉整流电路输出电压中的交流成份,保留其直流成份,达到平滑输出电压波形的目的。稳压电路三端集成稳压器应用分析(正电压78xx、负电压79xx)图7稳压电路示意图电路分析:11RUIXX012III220RIUUXX21)(RIRUUQXXXX212)1(RIURRQXX3.设计实现首先按原理图设计PCB图纸,再参考图纸进行焊接,昀后进行调试。图8稳压电源PCB设计(1).调试步骤a.电源板焊接完毕,对照原理图认真检查一遍然后开始测试;b.测试时,电源板负责交流电源输入的右插座与调试台标有~9V、~14V的插座连接,左插座悬空;c.连接完毕后,打开调试台电源远离电源板1~2分钟,观察电路板有无异味或异常响动,如果一切正常可以开始进一步的测试;d.用数字多用表按电源板的左插座直流电源引出定义,检测+5V、+12V、-12V输出。e.若+5V、+12V、-12V输出不正常,需要重新检查有无错焊、漏焊、虚焊,并重复2、3、4的步骤。f.输出正常的电源板,替换模板上的电源板后,若模板正常运行,电源板的设计工作结束。否则,检查电路板的左右插座有无虚焊、脱焊等问题。(2).调试过程及数据误差分析将直流稳压电源模块插在调试台的右下角插座上,打开电源后,将万用表的黑表笔端接地,红表笔端分别接相应三个输出点的电压。测试项目电压理论值电压实际值7805输出口+5V+4.92V7812输出口+12V+11.88V7912输出口-12V-11.92V误差较小,基本达到设计要求。(3).问题及解决方案由于在焊接两排针脚时过于着急,使得成品在实验台上的插拔比较困难,卸下并重新焊接后解决此问题。三.变送器的设计与实现1.设计要求测量温度:0℃~100℃输出电压:0V~5V测量误差:满刻度1%(0.05V或1℃)负载阻抗:30KΩ限制条件:0V≤输出电压≤5V安装:独立电路板结构2.设计方案(1).AD592特性分析(2).变送器设计要求由于即便经过电流-电压变换也无法直接得到所需的电压-温度关系,故需要增加校正电路。图9变送器特性要求(3).实现要求的同向比例电路及参数计算(4).昀终设计图图10变送器设计图3.设计实现(1).实现过程按照原理图进行焊接,并调试。(2).调试过程及数据误差分析在0℃的时候,调整滑动变阻器使得电路的输出电压为0.0V;在100℃的时候,调整滑动变阻器使得电路的输出电压为5V。以后每增加10℃,输出电压均大概增加0.5V,经过我们的多次测试,在量程范围内,输出电压的实际值与理论值相差小于0.01V,达到设计要求。模拟温度(℃)020406080100测试电压(V)01.002.003.004.005.00(3).问题及解决方案测试电压在模拟温度为100℃时超过了5.00V,发现是运放的反馈电阻过大造成的,遂用小电阻替换之,问题解决。
本文标题:电子工程设计-实验报告-I-1-北京工业大学
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