《數(shù)字邏輯》數(shù)控直流穩(wěn)壓電源課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………3</p><p>　　技術指標與要求…………………………………………3</p><p>　　正文………………………………………………………3</p><p>　　3.1基本思路……………………………………………

2、…3</p><p>　　3.2穩(wěn)壓電路設計…………………………………………4</p><p>　　3.3數(shù)控電路設計…………………………………………5</p><p>　　3.4輸出電壓值的數(shù)碼管顯示……………………………7</p><p>　　3.5自制穩(wěn)壓電源…………………………………………8</p><p>　

3、　3.6部分主要電路仿真……………………………………8</p><p>　　4元器件明細表……………………………………………10</p><p>　　5參考文獻…………………………………………………14</p><p>　　6收獲與體會………………………………………………15</p><p>　　7.鳴謝…………………………………………………

4、……16</p><p><b>　　數(shù)控直流穩(wěn)壓電源</b></p><p><b>　　一．摘  要</b></p><p>　　隨著電源技術的不斷發(fā)展，數(shù)控穩(wěn)壓電源成為電源研究的領域的熱門對象，其突出特點是數(shù)控特性，本文所述電路是在基本穩(wěn)壓電路的基礎上，附加電壓調節(jié)電路，數(shù)字顯示等電路，設計并制作了有一定輸

5、出電壓調節(jié)范圍和功能的數(shù)控直流電源。本電路輸出電壓控制部分選用計數(shù)器控制繼電器切換輸出電壓檢測電阻的方式，此方法不僅大大簡化了電路，并且避免了使用單片機造成的對穩(wěn)壓電源的電磁干擾。</p><p>　　關鍵詞：整流；濾波；穩(wěn)壓；數(shù)字控制；輔助電源</p><p>　　二. 主要技術指標與要求</p><p>　　1.設計一可以通過數(shù)字量輸入來控制輸出直流電壓大小的直

6、流穩(wěn)壓電源</p><p>　　2.能夠輸出0—+10V，步進1V。 </p><p>　　3.輸出電流500mA。</p><p>　　4.輸出電壓值由數(shù)碼管顯示。</p><p><b>　　三.正文</b></p><p><b>　　1. 基本思路</b></p

7、><p>　　實現(xiàn)穩(wěn)壓電源最簡單的方法就是采用集成穩(wěn)壓器，如果是輸出電壓可調的電壓精確控制，則選用輸出電壓可調的集成穩(wěn)壓器，如正電壓輸出的LM317和負電壓輸出的LM337。在選用LM317為基本穩(wěn)壓電路的基礎上，附加電壓調節(jié)電路、數(shù)字電壓顯示電路。輸出電壓部分選用計數(shù)器控制繼電器切換輸出電壓檢測電阻的方式，原理如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 數(shù)控電源原理示意圖</p&g

8、t;<p><b>　　2. 穩(wěn)壓電路設計</b></p><p><b>　　（1）穩(wěn)壓電路設計</b></p><p>　　根據(jù)輸出電壓、電流的要求，可以選用輸出電壓可調的通用集成穩(wěn)壓器LM317，LM317的主要技術指標見表1.1</p><p>　　表1.1 LM317的主要技術指標 1</p

9、><p>　　采用LM317構成的步進為1V,輸出電壓范圍為0～10V的穩(wěn)壓電源部分電路如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 輸出電壓范圍為0～10V的穩(wěn)壓電源部分電路 1</p><p>　　為了實現(xiàn)輸出電壓從0～10V以1V步進調節(jié)，輸出電壓調節(jié)網(wǎng)絡可以用8組電阻實現(xiàn)，分別是0.1V、0.2V、0.4V、0.8V、1V、2V、4V、8V。當集成穩(wěn)壓器

10、的輸出端與調節(jié)端所連接的電阻值選625Ω（對應500Ω/V）時，0.1V、0.2V、0.4V、0.8V、1V、2V、4V、8V的調節(jié)電阻分別為50Ω、100Ω、200Ω、400Ω、500Ω、1kΩ、2kΩ、4kΩ。每組電阻兩端并接小型繼電器或微型繼電器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、k8(要求繼電器的接觸電阻小于1Ω)，繼電器的常閉觸點將各輸出電阻短接，也就是說，所有繼電器的電磁線圈均不得電時，輸出電壓為零。隨著不同繼電器電磁

11、線圈的得點 電，將得到對應的輸出電壓。</p><p>　　如果輸出電壓檢測電阻的參考端接GND，LM317的最低輸出電壓則為1.25V（這時LM317的調節(jié)端接GND，正常工作狀態(tài)下，輸出端對參考端的電壓為1.25V，也就是輸出端電壓對GND的電壓為1.25V），不能滿足電壓在0～10V的要求。因此，為了獲得0V的輸出電壓，輸出電壓檢測電路的參考端應接在-1.25V的電壓基準上，以抵消LM317的輸出端與基準端

12、的1.25V的影響。</p><p>　　需要注意的是，當整流濾波電容器遠離穩(wěn)壓電路時，需要在靠近穩(wěn)壓電路特別是集成穩(wěn)壓器的地方，在輸入端和GND端接旁路電容器。</p><p>　?。?）輸入整流濾波電路的設計</p><p>　　根據(jù)濾波二極管的額定電流應為輸出平均電流的3～10倍的規(guī)則，整流器可以選擇額定電流為3A的1N5402系列整流二極管，為了簡化整流變壓

13、器，可以選用橋式整流電路。</p><p>　　整流濾波電容可以選擇25V/2200uF或25V/3300uF，這樣可以獲得比較低的整流輸出紋波電壓。</p><p>　　整流變壓器可以選擇黑白電視機的電源變壓器，容量為30VA，次級輸出電壓約15V。輸入整流濾波電路如圖1.3所示。</p><p>　　圖1.3輸入整流濾波電路</p><p&g

14、t;<b>　　3.數(shù)控電路設計</b></p><p>　　為了降低難度，采用數(shù)字電路實現(xiàn)輸出電壓的控制。基本思路是：采用加減計數(shù)器，通過加減鍵實現(xiàn)加計數(shù)或減計數(shù)。將計數(shù)器的輸出通過開關管通過驅動繼電器的電磁線圈，通過繼電器的動作實現(xiàn)檢測電阻的切換，實現(xiàn)輸出電壓的控制。</p><p>　　計數(shù)器應選擇十進制加減計數(shù)器，可以選擇74LS192。采用兩個74LS192

15、級聯(lián)構成兩位十進制計數(shù)器，實現(xiàn)0—10v的切換，低位計數(shù)器輸出Q0、Q1、Q2、Q3分別提供1V、2V、4V、8V的控制信號；高位計數(shù)器輸出Q0、Q1、Q2、Q3分別提供1V、2V、4V、8V的控制信號。采用按鍵作為步進加、步進減的控制按鈕；為了防止按鍵過程中出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象，在計數(shù)器加計數(shù)、減計數(shù)脈沖端與加、減計數(shù)按鈕之間接入施密特觸發(fā)器74LS14，可以消除振鈴現(xiàn)象。</p><p>　　采用兩個74LS192級

16、聯(lián)構成的兩位十進制計數(shù)器電路如圖1.4所示。</p><p>　　圖1.4 采用兩個74LS192級聯(lián)構成的兩位十進制計數(shù)器電路 1</p><p>　　圖1.4中1V以下計數(shù)器74LS192的時鐘可以由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減，1V以上計數(shù)器74LS192的加、減計數(shù)時鐘則由低位的進、借位輸出提供。</p><p>　　為了防止加、減計數(shù)溢出，

17、需要設置防止加、減計數(shù)溢出電路。基本思路是一旦計數(shù)器輸出為1010 0000，應禁止繼續(xù)加計數(shù)；同樣，一旦出現(xiàn)0000 0000，應禁止繼續(xù)減計數(shù)。按這個思路可以利用“與門”也可以是“與非門”檢測1010 0000 和0000 0000。如果感覺找不到8輸入的“與門”、“與非門”由于要實現(xiàn)的電路不是高速電路，可以用最基礎的二極管邏輯電路來實現(xiàn)，其電路如圖1.5所示。</p><p>　　1.5二極管邏輯電路 &l

18、t;/p><p>　　圖1.5（a）為防止減計數(shù)溢出控制電路。當計數(shù)器輸出為0000 0000時，防止減計數(shù)溢出控制電路的全部輸出為為0000 0000。經過反相器后，在二極管邏輯電路的二極管輸入端為高電位，8個二極管全部“關斷”。為了提高輸出驅動能力，降低對的負載效應，二極管邏輯輸出接晶體管射極跟隨器。當跟隨器輸出高電位時，經過反相器轉換為低電位送到減計數(shù)控制的“與非門”，封鎖減計數(shù)控制邏輯控制的“與非門”，實現(xiàn)減

19、計數(shù)溢出的防止。圖1.5（b）為防止加計數(shù)溢出控制電路。當計數(shù)器輸出為0000 1000時，防止加計數(shù)溢出的控制電路的全部輸入為0000 1000。為了提高輸出驅動能力，降低對前級的負載效應，二極管邏輯輸出接晶體管射極跟隨器。當跟隨器輸出高電位時，經過反相器轉換為低電位送到加計數(shù)控制邏輯的“與非門”，封鎖加計數(shù)控制邏輯控制的“與非門”，實現(xiàn)加計數(shù)溢出的防止。將圖1.5電路移植到圖1.4電路中，將防止加計數(shù)溢出控制電路替代圖1.4的加計數(shù)

20、按鍵，將防止減計數(shù)溢出控制電路替代圖1.4的減計數(shù)按鍵，就可以得到完整的穩(wěn)壓電源步進加、減控制電路。如圖1.6所示。</p><p>　　圖1.6 具有限制加、減溢出功能的兩位十進制加、減計數(shù)器 </p><p>　　4.輸出電壓值的數(shù)碼管顯示</p><p>　　圖1.9 數(shù)碼管的連接電路 </p><p>　　5．為實現(xiàn)上述各部分電路穩(wěn)

21、定工作，自制一個穩(wěn)壓直流電源</p><p>　　穩(wěn)壓直流電源，輸出電壓為±15V，+5V?？梢杂秒娫醋儔浩?、整流器、LM7815、LM7915、LM7805構成，其電路如圖1.10所示。</p><p>　　1.10 穩(wěn)壓直流電源電路</p><p>　　1．數(shù)字電路仿真實現(xiàn)</p><p>　　2 控制電路的仿真實現(xiàn) 

22、;   如圖所示，采用了兩個按鍵，分別為"+"和"一"，用來調節(jié)設定電壓，可以以1V的步進增加或減少。按下"+"和"一"鍵，產生的脈沖輸入到74LSl92N的CP的UP或DOWN端來控制74LSl92N的輸出是作加計數(shù)還是減計數(shù)。</p><p>　　總體電路圖仿真實現(xiàn)。</p><p>　

23、　不明原因使得該電路未能仿真成功</p><p><b>　　四．元件選擇</b></p><p>　　74LS47（圖1）</p><p>　　74LS192（圖2） </p><p><b>　　74LS14</b></p><p><b>　　LM317<

24、;/b></p><p><b>　　LM337</b></p><p>　　圖1 74LS47功能表</p><p>　　圖2 74LS192功能表</p><p>　　五.收集和閱讀的資料及參考文獻</p><p>　　[1] 《全國大學生設計競賽獲獎作品匯編》全國大學生設計競賽組

25、委會編.第一版北京理工大學出版社.2004</p><p>　　[2] 《數(shù)字電子技術基礎》林濤.第一版.清華大學出版社.2006</p><p><b>　　六．收獲與體會</b></p><p>　　在本次設計過程中，電路中采用了模擬器件和數(shù)字器件，所以需要+5V和-15V電源供電。本設計輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對直流電壓要求較高的設

26、別上，或在科研實驗室中當做試驗電源使用。 </p><p>　　在本次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多問題，給我的感覺感覺很簡單，但實際上很難 ，看似很簡單的電路，要動手把他給設計出來，是很難的一件事，主要原因是我沒有經常動手設計過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求在以后的學習中，應該注意到這一點，更重要的是我們要學會把從書本上學到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，這不論是對我以后的學習就業(yè)還是學習來說，都會有幫助的。

27、我相信，通過這次的課程設計，對我另外的兩個目的有益處的。</p><p>　　同時，通過本次課程設計，鞏固了我的學習過的專業(yè)知識，也是得我把理論與實踐從真正意義上結合起來；考驗了我借助互聯(lián)網(wǎng)搜集、查閱相關文獻資料和組織材料的綜合能力；從中可以自我檢測，認識到自己的欠缺與不足，以便于在日后的學習工作中得以改進和提高。通過使用multisim電子設計軟件，也讓我了解到計算機輔助設計的方便與快捷。</p>

28、<p><b>　　七 . 鳴謝</b></p><p>　　感謝老師能給予這次機會來鍛煉我們實際的操作能力，讓理論知識和實踐更好的結合，以此達到相輔相成的目的。感謝和我同組的兩位同學，正是有了你們本著互助的原則和鍥而不舍的精神，課設才得以的完成。</p><p><b>　　謝謝！ </b></p><p>