寧波工程學院課程設計報告設計題目：直流穩壓電源的設計數字電子時鐘設計學院名稱：電子與信息工程學院專業：電氣工程及其自動化班級：電氣091姓名：葉帆學號：09407040131指導教師：胡家芬2011年1月15日直流穩壓電源的設計設計內容、任務、要求設計一個1A直流穩壓電源，要求如下：a).電源帶短路保護；b).電壓5V~8V可調；c).用分立元件設計。電路設計直流穩壓電源電路由降壓電路、整流電路、濾波電路和穩壓電路四局部組成，以下分別說明各局部電路的設計。降壓電路的設計降壓電路局部由一變壓器構成，將220V交流電降至所需的15V左右.整流濾波電路的設計直流穩壓電源采用二極管橋式電路作為電壓信號的整流局部，以到達全波整流的目的。濾波局部采用兩電容并聯，以得到較為平整的直流電壓信號。整流電路的任務是將交流電變為脈動的直流電流。利用二極管的單向導電性，可以將方向和大小交變的電流變換為脈動的直流電流。二極管橋式整流電路由電源變壓器和4個整流二極管組成，4個二極管連接成“橋”式結構。兩個二極管與陰極連接，哪個二極管的陽極電位高，哪個二極管優先導通。一個二極管導通后，另一個二級管因承受反向電壓而截止；又有兩個二極管與陽極連接，哪個二極管的陰極電位低，哪個二極管優先導通，一個二極管導通后，另一個二極管因承受反向電壓而截止。橋式整流克服了全波整流要求二極管耐壓高的缺點，同時保存了全波整流輸出電壓高、脈動系數小的優點，它的缺點是多用了兩個二極管。為了獲得平穩的直流電，在整流電路的后面還需要增加濾波電路，濾波電路由電抗元件組成，這里的濾波局部采用兩電容并聯。從阻抗的角度看，電容器對交流信號和直流信號的阻抗不同，與負載并聯的電容對直流信號相當于開路，而對交流信號阻抗很小，所以脈動直流電流中的絕大局部交流分量從電容上經過，而絕大局部直流分量從負載上經過，使負載兩端的電壓比擬平滑。從能量的角度來看，由于電容器有儲能作用，與負載并聯的電容，在電源供應的電壓升高時，它就把能量儲存起來，而當電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓較為平滑，即電容具有平波作用。電容不斷地充、放電，使得負載得到一個脈動較小的鋸齒波電壓。加了電容器后，輸出電壓的脈動成分降低了，輸出電壓的平均值提高了。穩壓電路的設計保護環節：T3起短路保護的作用；取樣環節：由R3,RW,R4組成的分壓電路構成，它將輸出電壓U0分出的一局部作為取樣電壓U4送到比擬放大環節。基準電壓：由穩壓二極管DZ和電阻R2構成的穩壓電路組成，它為電路提供一個穩定的基準電壓UDZ,作為調整，比擬的標準。比擬放大環節：由T2和R1構成的直流放大器組成，其作用是將取樣電壓U4與基準電壓UDZ之差放大后去控制調整管T1。整流環節：由工作在線性放大區的功率管T1組成，T1的基極電流IB1受比擬放大電路輸出的控制，它的改變又可使集電極電流IC1和集、射電壓UCE1改變，從而到達自動調整穩定輸出電壓的目的。直流穩壓電源總電路圖帶有短路保護的直流穩壓電源電路圖元器件變壓器一個整流濾波電路局部：二極管〔4個〕、1000μF/25V電解電容、普通電容穩壓電路局部電阻：3.3KΩ〔1個〕、1KΩ〔4個〕、510Ω〔2個〕、10Ω〔1個〕電位器：70310ΩK〔1個〕發光二極管〔1個〕穩壓管：C2V7ST2.7V〔1個〕三極管：S9014NPN型硅晶體管〔2個〕2SD313NPN型功率晶體管〔1個〕查資料獲得局部元器件參數、外觀及引腳排列：如S9014、2SD313、穩壓管：C2V7ST參數計算a)發光二極管工作電流為10mA，故R=510Ω；b)穩壓管工作電壓選2.7V，工作電流為5mA，那么R2=510Ωc)R3、RW、R4構成條壓電路，R3=1KΩ，R4=1KΩ，RW=10KΩd)R1為T1偏置電阻，R1=1KΩe)Ub3≤4V,那么R5=3.3KΩ，R6=1KΩ元器件好壞的判斷方法a).發光二極管好壞的判斷：用萬用表測量，大致判斷發光二極管的好壞。用萬用表的紅黑表筆分別測二極管兩向的電阻，假設正向電阻幾乎為零，反向電阻無窮大，那么二極管大約是好的，只要在看它能不能發光即可。將兩塊相同的萬用表串聯起來，其中一塊表的“+”表筆接待測管的負極，另一塊表的“—”表筆接待測管的正極。兩塊表同時打到檔位高點的電阻檔，正常情況下，接通后二極管就能正常發光。假設亮度很低甚至不發光，可將兩表的電阻檔位打得低一點，假設仍很暗甚至不發光，那么說明該管性能不良或已損壞。要注意的是，不能一開始就將兩塊表的電阻檔位打得很低，以免電流過大，損壞發光二極管。b).三極管好壞的判斷：用萬用表的電阻檔分別測任意兩個引腳間的電阻，假設管子是好的就只有一對腳電阻低，如果電阻都是小的的話就是燒掉了。如果在測量中找不到公共的b極，該三極管也為壞管子。c).穩壓管好壞的判斷：穩壓管也具有單向導電性，其判斷方法和二極管一樣制作調試電路的制作觀察電路原理圖根據要求合理布局，最大限度減少叉線和飛線，降低干擾，形成合理、美觀、簡潔的接線布局。焊接電路前先檢查各元器件的質量，是否能正常工作，讀出色環電阻阻值，注意三極管的引腳排列，判斷二極管、發光二極管以及電解電容的極性。焊接時分級安裝，分層焊接。按照直流穩壓電源四級電路分級安裝。元件焊接完成后，用導線將各元件合理連接起來。注意接線順序，盡量不要使線相互交錯。電路的調試調試之前，不要通電，先檢查電路連線是否正確，各元件引腳是否焊接正確，各焊點是否符合要求，有無漏接的導線、漏焊的元件，有無元件短路，有無假焊、虛焊等現象。接入電路前，將電位器的滑片調至電位器最上端位置，以免電壓過大燒壞負載電阻。接通電源后，先觀察電路有無異常現象，如器件冒煙，出現異味等。假設有，那么立即斷電檢查，檢查后無誤再接通電源，測定各參數是否符合要求。調試時出現的問題及解決方法：①電源通電后，LED不亮，后發現LED的正級只是焊上沒有借入電路。②接通電源后，過一會兒負載電阻RL會發熱且出現冒煙和難聞的氣味的現象，經分析是由于電阻上的電流過大引起的，電路本身并沒有錯誤。參數測定短路電流I；Ui8V~12V變化時空載電壓U0、負載電壓UL的變化值。保持載電阻RL接通狀態將輸入端接入12V直流電壓，調節變阻器RW使輸出負載電壓UL1為5V。將輸入端接入10V直流電壓，不動變阻器RW測量輸出負載電壓UL2。將輸入端接入8V直流電壓，不動變阻器RW測量輸出負載電壓UL3。將負載電阻RL剪短輸入接入12V直流電壓，測量空載電壓U01。輸入接入10V直流電壓，測量空載電壓U02。輸入接入8V直流電壓，測量空載電壓U03。輸入電壓Ui12V10V8V空載電壓U05.20V5.05V4.80V負載電壓UL5.00V4.80V4.55V分析數據分析由測定參數可知，穩壓電源的空載電壓、短路電流以及負載電壓。同時可知Ui8V~12V變化時U0、UL隨Ui的變化及關系。Ui8V~12V變化時U0、UL的變化值Ui=8VU0=4.75VUL=4.55VUi=10VU0=5.05VUL=4.80VUi=12VU0=5.20VUL=5.0V當輸入電壓增加時，空載輸出電壓U0也會有所增加，負載輸出電壓UL也會有所增加。當輸入電壓相同時，空載輸出電壓U0大于負載輸出電壓UL。 U0，UL與Ui的關系接近于線性關系。短路電流I=11mA誤差分析所選用的電子元器件標示的參數與其真實參數之間有誤差。焊接時鏈接各個元器件之間的導線有電阻，帶入一定的誤差。參數測定過程中三極管會發熱，影響其靜態工作點會產出誤差。校準時輸入12V輸出通過調節RW使輸出為5V調RW時有誤差。局部元器件引腳排列、參數說明S9014外觀及引腳排列主要參數表S9014實物圖S9014引腳圖S9014實物圖S9014引腳圖Vcbo60VVceo50VVebo5VIc150mA主要參數S9014特性曲線2SD313外觀及引腳排列主要參數表2SD313實物圖2SD313引腳圖2SD313特性曲線穩壓管C2V7ST,其外觀、特性曲線、主要參數穩壓管的外觀及引腳圖穩壓管的特性曲線總結或體會通過直流穩壓電源的設計，我學會和理解了很多的專業知識。在制作直流穩壓電源時得用到很多電子元器件比方：電位器；電阻；發光二極管；穩壓管；三極管S9014；三極管2SD313等等。通過此次學習我知道了關于三極管2SD313的一些知識、它的3個引腳排列、它的樣子極其一些具體的參數；明白了發光二極管的正負極判斷等等。我終于搞懂了怎樣能進行快速而準確的焊接，確保在焊接的時候不會出現短路，斷路的現象。元器件焊接好之后元器件之間的連接導線要十分注意，因為在焊接好后是很難改變的，改變后部但影響外觀，也可能損壞元器件，連接好后的導線做到橫平豎直，有些導線為了防止短路要在線路板反面焊接，我們可以先在書上按順序把實物元器件擺放好，然后再在線路板上連接。在焊接的過程中，要快準，因為如果不快的話高溫可能損壞元器件。這次試驗更加加深了對我們這專業的認識，它不僅讓我們學到理論知識，還一定程度上鍛煉了我們的動手能力，使我們學到了再課堂上學不到的東西，受益匪淺。在試驗的過程中也讓我意識到一些問題，我們平時僅僅學習理論知識，所以動手能力還比擬欠缺，所以我們應該加強對這方面的鍛煉，更好地做到理論和實踐相結合總之這次實習我學到了很多，受益匪淺，也感謝老師的認真教導。數字電子時鐘設設計目的及任務要求用中、小規模集成電路設計一臺能顯示日、時、分、秒的數字電子鐘，要求如下：由晶振電路產生1Hz標準秒信號。秒、分為00～59六十進制計數器。時為00～23二十四進制計數器。周顯示從1～日為七進制計數器。可手動校時：能分別進行秒、分、時、日的校時。只要將開關置于手動位置，可分別對秒、分、時、日進行手動脈沖輸入調整或連續脈沖輸入的校正。整點報時：整點報時電路要求在每個整點前嗚叫五次低音〔500Hz〕，整點時再嗚叫一次高音〔1000Hz元器件直流穩壓電源集成電路塊：CD4060、74LS7400、74LS192、74LS248及門電路晶振：32768Hz電容：100μF/16V、22pF、3～22pF之間電阻：200Ω、10KΩ、22MΩ電位器：2.2KΩ或4.7KΩ數顯：共陰顯示器LC5011-11開關：單次按鍵三極管：8050喇叭：1W/4，8Ω電路設計數字電子鐘是一種用數字顯示秒、分、時、日的計時裝置，并且可以手動調整時間，可以整點報時。數字電子鐘的電路組成方框圖如圖1所示。圖1數字電子鐘框圖由圖1可見，數字電子鐘由以下幾局部組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發生器；校時電路；六十進制秒、分計數器，二十四進制〔或十二進制〕計時計數器；秒、分、時的譯碼顯示局部等。參考電路分析秒脈沖發生器的設計脈沖發生器是數字鐘的核心局部，它的精度和穩定度決定了數字鐘的質量，本設計選用晶體振蕩器發出的脈沖經過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如晶振為32768Hz，通過15次二分頻后可獲得1Hz的脈沖輸出，電路圖如圖2所示。圖2秒脈沖發生器計數器譯碼顯示局部秒、分、時、日分別為60、60、24、7進制計數器、秒、分均為60進制，即顯示00～59，它們的個位為十進制，十位為六進制。時為二十四進制計數器，顯示為00～23，個位仍為十進制，而十位為三進制，但當十進位計到2，而個位計到4時清零，就為二十四進制了。計數器局部計數器采用74LS192四位十進制計數器，譯碼顯示局部所有計數器的譯碼顯示均采用BCD—七段譯碼器，顯示器采用共陰或共陽的顯示器。Q4Q3Q2Q1顯示1000日000110010200113010040101501106表1.1狀態表校時電路在剛剛開機接通電源時，由于日、時、分、秒為任意值，所以，需要進行調整。置開關在手動位置，分別對時、分、秒、日進行單獨計數，計數脈沖由單次脈沖或連續脈沖輸入。整點報時電路當時計數器在每次計到整點前六秒時，需要報時，這可用譯碼電路來解決。即當分為59時，那么秒在計數計到54時，輸出一延時高電平去翻開低音與門，使報時聲按500Hz頻率嗚叫5聲，直至秒計數器計到58時，結束這高電平脈沖；當秒計數到59時，那么去驅動高音1KHz頻率輸出而鳴叫1聲。圖4參考電路元器件介紹74LS192的介紹圖374LS192的引腳排列及邏輯符號建議操作條件：Symbol符號Parameter參數

最小典型最大UNIT單位VCCSupplyVoltage電源電壓544.55.05.5V744.755.05.25TAOperatingAmbientTemperatureRange操作環境溫度范圍54–5525125℃7402570IOHOutputCurrent—High輸出電流-高電平54