直流稳压电源、计数器、方波三角波发生器课程设计

《直流稳压电源、计数器、方波三角波发生器课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流稳压电源、计数器、方波三角波发生器课程设计（20页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、电子技术课程设计报告专业：电子信息工程班级：电信1001姓名：指导;教师：陈敏佳、周莹莲二0一二年六月三日目录一、课题一 直流稳压电源设计 3.（一）课程设计目的 3.（二）设计任务与要求 3.（三）课程设计报告内容 3.二、课题二 计数器设计 6.（一）课程设计的目的 6.（二）设计任务与要求 6.（三）课程设计报告内容 6.三、课题三方波、三角波发生器设计 1.3（一）设计目的 1.3.（二）设计任务与要求 1.3（三）课程设计报告内容 1.4四、实践步骤 1.5.五、实践标准 1.5.六、元器件清单及所用仪器设备 1.5七、测试结果及调试与分析 1.7.八、课程设计的心得体会 1.9.九

2、、参考书目 1.9.、课题一直流稳压电源设计（一）课程设计目的1、了解直流稳压电路的组成和工作原理；2、学习直流稳压电路的设计方法以及主要技术指标的测试方法2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。（二）设计任务与要求设计任务：设计一个直流稳压电源要求：1、输出电压5V、+12V -12V三档；2、输出电流：最大电流1A3、纹波电压峰值 Vop-pw 5mv,稳压系数Sr 5%电网电压波动正负10%（三）课程设计报告内容1. 直流稳压电源电路图（如图1）图1直流稳压电路图2. 直流稳压电源设计电路图本电路主要由集成片组成。如上图T为变压器，为得到U2为双16V的交流电压所以选择n1:

3、 n2=55: 8。D1、D2、D3、D4组成桥式整流电路，而二极管承受的最大反向电压，由电路图可知，% r冋考虑电源电压波动土 10%，在选用二极管时，至少有10%的余量，选择最大整流 平均电流If和最高反向工作电压UR分别为0.6A和32VC1为500u的电解电容， 用于滤波经过集成芯片LM7812输出U1为12V的稳定直流电压。C2、C3为4.7u 的电解电容，有保护和滤波的作用，再经一个芯片 LM7805得到U2为5V的直 流稳定电压。再看中间的下半部分是由 LM7912系列构成直流稳压。输出的 U3为-12V的直流稳压。其中C6和C7为0.33u的电容，C8和C9为0.1U的电容,都

4、起到保护电路的作用。3. 直流稳压电源电路原理稳压电源一般由变压器，整流,滤波电路和稳压电路组成。如图2所示。变 压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。 整流器把交流电变为直流电。经 滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。图2工作原理图3.1 各部分电路的作用 （1）交流电压变换部分 一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的 220V 电压相 差较大，为了得到输出电压的额定范围，就需要将电网电压转换到合适 的数值。所以，电压变换部分的主要任务是将电网电压变为所需的交流 电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。（2）整流部分整流电路的作用， 是将变换后的交流电

5、压转换为单方向的脉动电压。 由于这种电压存在着很大的脉动成份 （称为纹波），因此一般还不能直接 用来给负载供电，否则，纹波的变化会严重影响负载电路的性能指标。（3）滤波部分 滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑 ，使之成 为含交变成份很小的直流电压。也就是说，滤波部分实际上是一个性能 较好的低通滤波器，且其截止频率一定低于整流输出电压的基波频率。（4）稳压部分 尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性 很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此，还必 须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。3.2 对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求（1

6、）稳定性好当输入电压 Ui （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输 出电压U0的变化应该很小一般要求 U0/ U o 1%（ 2）输出电阻小负载变化时（从空载到满载），输出电压U0应基本保持不变。稳压 电源这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又叫等效内阻） r0 表示，它等于输出电压变化量和输出电流 变化量之比的绝对值，即 r0=|AU0/ I0| r0反映负载变动时，输出电 压维持恒定的能力，r0越小，则I0变化时输出电压的变化也越小。性 能优良的稳压电源，输出电阻可小到 1欧，甚至0. 01欧。（3）电压温度系数小当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应 在环

7、境度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定， 输出电压的漂移用温度系数 KT来表示.二、课题二一一计数器设计（一）课程设计的目的1、熟悉计数器工作原理和不同的码制的计数器原理。2、掌握计数器的设计方法。3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力（二）设计任务与要求 设计任务：设计并实现一个采用小规模数字集成电路的计数器。系统图如图所LED旨示示。图3设计流程图要求：1. 电路设计要简单，译码显示器不需要做出实物，只要理论设计2. 必须按指定触发器设计，不能由其它触发器转换。3. 必须采用指定的元器件设计电路。4计数器与译码显示器之间必须用 4个LED指示计数的二进制编码值。

8、（三）课程设计报告内容1根据要求列真值表和状态图基于8421BCD码的十进制同步递增计数器有十个有效状态， 其真值表如表 1所示，采用时钟脉冲下降沿触发，所以在第 9个时钟脉冲到来时，进位为1, 当第10个时钟脉冲到来时，进位为0,出现下降沿，从而产生进位。表1 真值表十进制数计数器状态时钟脉冲进位BQ3Q2Q1Q。CPCO0000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100191100000100基于8421BCD码的十进制同步递增计数器的状态图如图 4所示0000/0 4 0001-/Co/0 -/0 001

9、0/00011V/0100101007 /00110/0/0 0101图4状态图2.根据真值表画进位卡诺图，求进位方程如图5是根据真值表得出的进位卡诺图，其中编码“1010” “1011”“ 1100、“ 1101”“ 1110、和“1111”是无效状态，定为任意态。当状态为“ 1001”是，进位为“ 1”其它为“ 0”co0000000000XXX 1X04X丿X01图5进位卡诺图111000 01 11 10由进位卡诺图可得到最简的进位方程所画的包围圈得到式:3. 根据状态图画次态卡诺图，求状态方程先根据状态图填写次态卡诺图，如图 6所示。Q311Q2 Qn Q 1、QnQ31Q0nQ20

10、001111000010010010000110101011010000111XXXX10010000XX图6次态卡诺图n n n n例如，现态Q3Q2Q1 Qo 0000时，由状态图可知， q3 1q2 1q； 1q0 1 0001，所以在次态卡诺图的左上角方格填“ 000T 次态卡诺图直观的得到次态方程，将次态卡诺图分成四个小的卡诺图，女匚 图8、图9和图10所示。其次态为了能由I7、22 JQ1nQ31 g3Q20000111100000l_1.J001弋r111、0111x丿X卜X1000厂、XX图8 Q21的次态卡诺图0Q3、Q0Q* 00011110000101010j10f 11

11、1XXXX1000XX丿图9 Q1 1的次态卡诺图Qon 1Q；Q3c Q01Q2_00 0111_10(0010 0f 1011 jX Xi 111X 1XXX10” 1 ;0X7JX图10 Qo的次态卡诺图由Q3的次态卡诺图7,可得：Q； 1由Q2的次态卡诺图8,可得：q2 1由Qi的次态卡诺图9,可得：Q： 1由Q。的次态卡诺图10,可得：Q；1Q3Q0n Q(nQ；Q1nQ2Q1nQ(n Qg； Q31 Q0Q3Q1nQ(n Q：Q(nQ04. 根据次态卡诺图和JK触发器的激励表填激励卡诺图，求激励方程激励卡诺图是在已知输出变化的条件下，得到输入信号。图11是基于 8421BCD码的十

12、进制同步递增计数器的激励卡诺图1XX1X11X0X1XX1X00X0X1X0X0X0X0X0X1XX1X1X0X1XX1X0X0X0X10X0XX01X0XXXXXXXXXXXXXXXXX1XX1XX0X0XXX0X0XXXX0X1XX00J K0 001 11J Ki i10 00 01 11J K2 2J3K310 00 01 1110 00 01 111000011110图11激励卡诺图Q3Q Q2如图，3的次态卡诺图图7可知，左上角第一方格3是由“0”变化到“0”,个小的卡诺图，如图12、图13、图14、所示。图15、图16、图17、图18、和图192 Q00001111000z00-

13、1W1X1 1X1011XX111XXXX101XXX丿1Q、0 0001111000X1111弋X01X11X11XXXX10X1XX图12 J。的激励卡诺图图13 K。的激励卡诺图K1320图14 J1的激励卡诺图图15 K1的激励卡诺图对照K触发器的激励表，要求J 0 , K为任意态。所以小3 0X。同理，可 推出其它激励。为了能由激励卡诺图直观的得到激励方程， 将激励卡诺图分成八图16 J2的激励卡诺图图17 K2的激励卡诺图00%Q100000010XXX丿XXXXX0111100001 -71000 Xz XX：X01 XXx!X11 XXxlX10 0X图18的激励卡诺图图19

14、K3的激励卡诺图由J。的激励卡诺图图12,可得J。的激励方程：J。 1由Ko的激励卡诺图图13,可得Ko的激励方程：Ko 1由J1的激励卡诺图图14,可得J1的激励方程）：J1 Q0Q3由K1的激励卡诺图图15,可得K1的激励方程：K1由J2的激励卡诺图图16,可得J2的激励方程：J2 Q1Q0 Q1Q0由K2的激励卡诺图图17,可得K2的激励方程：K2 QQ0 QQ。其中Q3Q2 一项，是可以化简为Q2的，这是为了简便电路，因为J1的激励方程中也需要QQ2 项，两者可以取同一信号。由J3的激励卡诺图18,可得J3的激励方程：J3 Q2Q1Q0由K3的激励卡诺图19,可得K3的激励方程：K3

15、Q05. 检验系统能否自启动检查自启动状态图如图20所示0001/010010)/0 ” 0011)011i /0011000101/00000 /11001/010001111 均/01110图20完整状态图当电路进入无效状态Q3Q2Q1Qo 1100时，代入次态方程，得次态0100，进1101，再代入次态方程，得次态q3 1q2 1q1 1q0 1入正常状态；当电路进入无效状态q3q2q1q0 1110时，代入次态方程，得次态 QdQW 1111时，代入次态方程，得次态QQQXq；1 1000，进入正常状态；当电路进入无效状态q3q2q1q0 1010时，代入次态方程，得次态q3 1q；

16、1q： 1q0 11011,，代入次态方程，得次态进入正常状态。由此，基于8421BCD码的十进制同步递增计数器具有自启动的特性。6. 根据激励方程和进位方程，画计数器的逻辑电路图由Jo、K。、Ji、Ki、J2、K2、J3和K3的激励方程，以及进位方程,画出8421BCD码的十进制同步递增计数器的电路图。如图21所示。riCjND4HCQ0 VCCiAVct JIB 4B y一mi jn RO QC KO Q(1 V GCP1KIJit 2) Ji Qi图21电路图3BIV 1* GadJ岀锻 GLK10Q1 CPR0KDFCPRLJ1同步计数器中所有的触发器时钟端接在一起，受时钟同步控制。R

17、ESET为清零端，低电平清零。Q3、Q2、Qi和Q是计数输出。CO是进位输出。三、课题三一一方波、三角波发生器设计（一）设计目的1、研究波形发生电路的特性。2、学习波形发生电路的设计方法以及主要技术指标的测试方法。3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。（二）设计任务与要求设计任务：设计由集成运算放大器和晶体管放大器组成的方波一一三角波正弦波函数发生器。系统图如图 22所示：要求:图22设计流程图(1) 输出波形 方波、三角波(由于缺少电子元件，正弦波不做要求)频率范围 频率范围1HZ10HZ,10HZ100HZ输出电压方波的输出电压峰峰值为10V,三角波峰峰值。波形特性表征正弦波

18、特性的参数是非线性失真r1, 一般要求r13%:表征三角波特性的参数是非线性系数是r2, 一般要求r22%;表征方波的参数是上升时间一般要求小于100ns( 1KHZ最大输出时)(三) 课程设计报告内容1. 电路图如图23所示R6-AAAr100kQR3-AAAr1OkQD2T. 1N4744AR4JVA1OkQC1 -H 220nFVCCVCC5VU2BLM3583D16N图23 电路原理图2. 电路原理及设计过程(1) 原理该电路由两部分构成，前级是利用运放的正反馈构成的迟滞电压比较 器。由此可以得到方波，稳压二极管的作用是限制电压的大小。后面一级是 由运放构成的积分电路。该电路可以输出三

19、角波。(2) 设计过程利用所学知识找出一些常用来产生方波和三角波的电路。同时结合所给的元件，找出最简单的设计方法。设计完后，通过自己的计算看是否能达到该功能。再利用软件仿真，看是否能够实现预期功能。四、实践步骤1、根据实验要求，按照原理图设计好电路图。2 、在根据设计好的电路图在电路板上焊接。3、把焊接好的电路板接到相应的仪器上测试其功能，如果不能实行，在分析哪里出了问题，纠正好问题在去测试，直到测试完成。五、实践标准完成设计制作安装，实现其基本内容和功能，装配工艺美观，运行稳定可 靠。六、元器件清单及所用仪器设备6.1直流稳压电源元件清单如表2所示表2直流稳压电源元件清单兀件类型型号主要参数

20、单组数量变压器带中间抽头16V，40W1个二极管IN40024个独石电容0.1 卩 F5个电解电容1000卩 F，25V2个100口 F，25V3个三端稳压器LM78121个LM79121个LM78051个电源线带插头1条万能板17cm*22cm1个焊锡丝1.0mm2米单股导线0.3mm23米6.2波形发生器元件清单如表3所示表3波形发生器兀件清单兀件类型型号主要参数单组数量稳压管2CW6C2个独石电容0.1 卩 F1个0.22 卩 F1个电阻22K Q1个5.1K Q2个10K Q6个电位器100 KQ1个运算放大器LM358带座子3个焊锡丝2米其它电阻、电容、 导线若干铬铁1把铬铁架1把吸

21、锡枪1把松香1盒万能板17cm*22cm1个6.3计数器元件清单如表4所示表4计数器元件清单元件名称型号数量J K触发器74HC732个与非门74HC001个色环电阻1K6个发光二级管红色5个导线1mM捆万能电路板17*22cmh块焊锡丝1cm*1m一捆七、测试结果及调试与分析直流稳压电源1. 测试结果及调试与分析经过测试，直流稳压电源的 +12v， +5v，12v 两端均能正常输出直 流电压。由于各种误差，输出结果与标准值略有误差，如 +5 端输出可能 是 4.94v ， 5.01v 等。2. 原理设计过程中的问题(1)滤波电路值的选取(2) 直流二极管的正反工作电压及额定电流 yu波电容的

22、耐压值，在合适 的范围内。( 3)整流滤波的电压与变压器的次级电压应在合适的范围内，否则可能 烧坏集成稳压电源( 4)电解电容的极性不能接反。( 5)集成稳压电源的引脚容易接错。( 6)桥式整流时二极管容易接错。3调试过程中的问题( 1)由于输入电压偏低造成输出电压偏低。( 2)滤波电容开路时，造成输出电压纹波成价较高。4查找故障方法( 1)检查电路有无虚焊短路( 2)看变压器两端是否有输出电压( 3)看整流二极管是否接反( 4)看直流稳压电源是否有引脚接错计数器1. 测试结果及调试分析经测试，电路能接照 8421bcd 码正常输出显示，其输出结果为 00001001， 十种状态。2. 原理设

23、计过程中的问题（1）计数器时，触发器的激励方程多种多样，应尽量化到最简，这样有利 于简化电路。（2） 线路时，线路布局不合理造成焊接时，电路杂乱。（3）于连接线很多，焊接时容易混淆，引脚之间容易虚焊和短路。3. 调试过程的问题（1）清零端在计数状态是没有接高电平，造成所有的电路无法正常显示。 （2）有部分引脚出现虚焊，造成计数不正常。4. 查找故障方法（ 1） 电压极性是否接反。（ 2） 集成芯片是是否插反。（ 3） 芯片引脚有无虚焊、短路。（ 4） 发光二极管是否击穿。（ 5） 集成芯片是否正常。（ 6） 电路连接是否正确。方波、三角波发生器1. 测试结果及调试分析经测试试此电路能构成正常输

24、出波形， 但输出波形产生了寄生振荡， 波 形发生稍有失真。2. 原理设计过程中的问题（1）电路元件参数选择不当（2）迟滞电压比较器应工作在开环或正反馈状态，否则电路无法正常工 作。(3) 线路连接时容易出错。3. 调试过程中的问题调试时，发现电路中的干扰信号较多， 对电路的结果影响较大， 电路的布 线不合理造成输出波形产生失真和寄生振荡4. 查找故障方法(1) 先思考，再动手由易到难，逐步查找故障。(2) 采用模拟仿真软件进行模拟仿真实验八、课程设计的心得体会这次课程设计真的让我学到了很多，增加了我们对电子技术的认识，增深 了我们对电子技术的理解深度和运用的能力， 更重要的是深深的感受到 “团

25、队精 神”的重要性，学在其中，乐在其中。首先，我觉得我们在做设计之前， 必须把电路的实验原理弄清楚， 在纸上画 出来，同时也要想好早电路板的布局。 一个精美的布局， 不仅可以体现作品的美 观，更容易让我们发现连线上错误。其次，在焊接的时候我们应该十分小心。第一，要注意安全，不小心好、就 回烫伤别人或者自己；第二，电路不能虚或者焊接不稳最后，在调试时，大家必须要有耐心和毅力，仔细检查电路，看没有连线错 误，或者虚焊、短路等问题。九、参考书目1 赵伟军， Protel99se 教程，人民邮电出版社，北京， 2009 年2 康华光，电子技术基础数字部分，高等教育出版社，武汉，2002 年3 康华光，电子技术基础模拟部分，高等教育出版社，武汉，2002 年