導(dǎo)語：如何才能寫好一篇直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；電路設(shè)計(jì)；工作原理

1 電路設(shè)計(jì)背景和目的

通過多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對中職院校的學(xué)生進(jìn)行的調(diào)研情況來看，中職院校的學(xué)生普遍文化基礎(chǔ)薄弱，對文化課、理論課不感興趣，但是大部分中職學(xué)生對實(shí)訓(xùn)課程感興趣，喜歡動手操作，能夠嘗試動手去做一些實(shí)驗(yàn)，有的甚至能獨(dú)立完成一些電子產(chǎn)品的安裝與調(diào)試。例如，簡單的門鈴電路，流水燈電路等。因此，針對中職院校學(xué)生的實(shí)際情況，結(jié)合我學(xué)院電氣工程系的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，今年，我系領(lǐng)導(dǎo)決定對學(xué)生的課程安排進(jìn)行了大膽改革，去掉純粹的理論課，所有專業(yè)課程都變?yōu)橐惑w化課程，讓學(xué)生通過動手操作掌握理論知識，真正做到在做中學(xué)，在學(xué)中做，在這樣的背景下，我嘗試了將所擔(dān)任學(xué)科《電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門理論課程融入到《電子電路的安裝與調(diào)試》這門實(shí)訓(xùn)課程中去，變理論課實(shí)訓(xùn)課程為一體化課程。依托這樣的改革前提，我嘗試對直流穩(wěn)壓電源的電路進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)，目的就是為了更好的適應(yīng)電氣工程系的改革實(shí)踐，同時(shí)也能夠使學(xué)生在實(shí)際動手操作過程中深刻理解相應(yīng)的電子專業(yè)理論知識，能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握理論知識的能力，激發(fā)學(xué)生熱愛電子專業(yè)的熱情，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最重要的是讓學(xué)生學(xué)會了技能，一技在手，更好地走上工作崗位，盡快地適應(yīng)社會。

2 電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件

所謂巧婦難為無米之炊，電路設(shè)計(jì)同樣需要必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)施和工具，而實(shí)驗(yàn)條件的好壞和選擇工具的正確與否是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和前提。下面我來具體闡釋我的設(shè)計(jì)思路中所需要的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)工具和必要的原材料：

2.1 電路所需實(shí)驗(yàn)設(shè)施和工具

本次設(shè)計(jì)的完成需要在專業(yè)的電子試驗(yàn)臺上進(jìn)行，需要的工具如下：示波器、萬用表、變壓器（12v）、電烙鐵、鉗子和鑷子等，另外需要必要的焊錫和連接線。

2.2 電路所需元器件清單

元器件清單如下：

1A二極管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；發(fā)光二極管V5，1只；熔斷絲FU 參數(shù)為1A1只；100uF 50 V電容C1，1只；10uF25V電容C2，1只；500uF 16V電容C3，1只；2200uF電容C4，1只；開關(guān)SW，1只；2.7KΩ電阻R1，1只；190Ω電阻R2，1只；280Ω電阻R3，1只；1KΩ電位器R4，1只；三端集成穩(wěn)器CW7812 U（可調(diào)范圍1.25V～12V），一只；可調(diào)電阻RW，1只。

3 電路設(shè)計(jì)思路

直流穩(wěn)壓電源又稱為直流穩(wěn)壓器，其作用就是將交流電轉(zhuǎn)化成相應(yīng)用電器所需要的穩(wěn)定電壓的直流電。其關(guān)鍵是輸出直流電壓的穩(wěn)定性，所以我們設(shè)計(jì)電路的著眼點(diǎn)就是電路轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性。

3.1 直流穩(wěn)壓電源的工作原理

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，其組成框圖如圖1：

直流穩(wěn)壓電源各部分的作用

（1）電源變壓器：主要是降壓器，用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換成整流電路所需要的交流電壓Ui。（2）整流電路：利用整流二極管單向?qū)щ娦?，把交流電U2轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電。（3）濾波電路：利用濾波電容將脈動直流電中的交流電壓成分過濾掉，濾波電路主要有橋式整流電容濾波電路和全波整流濾波電感濾波電路。（4）穩(wěn)壓電路：利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，用于將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成較穩(wěn)定的直流電壓。

3.2 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法

直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，是根據(jù)其輸出電壓UO、輸出電流IO等性能指標(biāo)的要求，確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的相關(guān)性能參數(shù)，選擇出這些元器件。

具體設(shè)計(jì)方法分為三個(gè)步驟：第一步：根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO、最大輸出電流IOMAX，確定出穩(wěn)壓器的型號及電路形式。第二步：根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓Ui，確定出電源變壓器二次側(cè)電壓U2；根據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流IOMAX，確定出流過電源變壓器二次線圈的電流I2和電源變壓器二次線圈的功率P2；再根據(jù)P2，確定出電源變壓器一次線圈的功率P1。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的電源變壓器，一般為12v。第三步：確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓URM和濾波電容的容量值以及耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的整流二極管和濾波電容。

4 電路設(shè)計(jì)步驟

電路設(shè)計(jì)思路想出后，考慮實(shí)際電路具體設(shè)計(jì)步驟，完整的設(shè)計(jì)步驟是整個(gè)電路的核心部分，因此在設(shè)計(jì)過程中實(shí)際設(shè)計(jì)步驟顯得尤為重要，具體步驟為以下幾步：

4.1 電路圖設(shè)計(jì)方法

電路圖設(shè)計(jì)使用PCB制圖軟件制作

4.2 電路原理圖的設(shè)計(jì)

電路原理設(shè)計(jì)使用Protel2000制圖軟件設(shè)計(jì)電路原理圖如圖2。

4.3 直流穩(wěn)壓電源實(shí)物設(shè)計(jì)

如圖3所示安裝直流穩(wěn)壓電源電路的前半部分整流濾波電路，然后從穩(wěn)壓器的輸入端加入直流電壓UI？燮12V，調(diào)節(jié)RW，如果輸出電壓也跟著發(fā)生變化，說明穩(wěn)壓電路工作正常。用萬用表測量整流二極管的正、反向電阻，正確判斷出二極管的極性后，先在變壓器的二次測線圈接上額定電流為1A的保險(xiǎn)絲，然后安裝整流濾波電路。安裝時(shí)要注意，二極管和電解電容的極性不能接反。經(jīng)檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后，用示波器或萬用表檢查整流后輸出電壓UI的極性，若UI的極性為正，則說明整流電路連接正確，然后斷開電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路連接起來。然后接通電源，調(diào)節(jié)RW的值，如果輸出電壓滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，說明穩(wěn)壓電源中各級電路都能正常工作。

5 電路設(shè)計(jì)總結(jié)

通過論述直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)過程，強(qiáng)化了本人所教學(xué)科《電子技術(shù)基礎(chǔ)》中模擬電路部分知識和《電子電路的安裝與調(diào)試》實(shí)驗(yàn)部分知識。所設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源電路，廣泛運(yùn)用于生活中，例如手機(jī)的充電電源、冰箱的穩(wěn)壓電源等。同時(shí)，也通過查閱參考書，網(wǎng)上資料等拓寬了自己專業(yè)方面的知識面。論述過程中，通過邊教學(xué)邊調(diào)研邊實(shí)踐的方式使本人對直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)過程有了一些新的認(rèn)識，特別是強(qiáng)化了自己的教學(xué)能力，增強(qiáng)了所教專業(yè)學(xué)生掌握理論知識的能力，提高了其動手操作的能力。通過一段時(shí)間的教學(xué)效果來看，我所教授專業(yè)的學(xué)生對學(xué)院的此種教學(xué)改革適應(yīng)快，容易接受，對教師所設(shè)計(jì)的教學(xué)模塊感興趣，并且激發(fā)了繼續(xù)探究這一教學(xué)模塊的動力，這也充分證明了學(xué)院提出的此種教學(xué)改革是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]郭S.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社.

[2]王建.維修電工技能訓(xùn)練（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社.

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關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；恒流控制；負(fù)載調(diào)整率

1 概述

電子負(fù)載具有體積小，調(diào)節(jié)方便，工作方式靈活，性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電源類產(chǎn)品和各類電子元器件的試驗(yàn)、測試、檢定和老化環(huán)節(jié)。該方案基于盛群AD型單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一種智能電子負(fù)載，與其他同類設(shè)計(jì)相比，具有直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動測試功能。

系統(tǒng)原理整個(gè)智能電子負(fù)載系統(tǒng)由單片機(jī)、恒流控制電路、功率負(fù)載器件、電壓電流檢測電路、過壓保護(hù)、供電電源等構(gòu)成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

電子負(fù)載工作在定電流模式時(shí)，被測直流穩(wěn)壓電源輸出的電流不變（以被測電源能提供相應(yīng)電流為前提）。測試直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率時(shí)，連接好測試電路，按鍵選定電源負(fù)載調(diào)整率測試功能，輸入被測電源的額定電流、電壓值，即可自動測試被測電源的負(fù)載調(diào)整率。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)恒流電路使流過功率負(fù)載器件的電流值與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓成線性關(guān)系。單片機(jī)控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出電壓，使恒流控制電路控制功率負(fù)載器件流過所需電流。電壓電流檢測電路把被測電源的輸出電壓和電流線性地轉(zhuǎn)化成適合盛群單片機(jī)內(nèi)部集成12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測量的量程，單片機(jī)切換多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測量電壓和電流檢測電路的輸出電壓，完成測量被測電源輸出電壓和電流的功能。恒流及電壓電流檢測電路如圖2 所示，其中Q1 是功率負(fù)載器件，用于吸收被測電源輸出的功率。

圖2中數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓經(jīng)過電壓跟隨器U1B輸入運(yùn)算放大器U3 的同相輸入端，運(yùn)算放大器U3 通過采樣電阻R6，差分放大器U4 等建立了深度負(fù)反饋，將運(yùn)算放大器看做理想的放大器，由“虛短”、“虛斷”可得：

UDAC=IR6A

式中：UDAC是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓；I 是流過功率負(fù)載器件的電流；A 是由差分放大器U4 及R4 ，R5 等所組成電路的放大倍數(shù)，差分放大器U4 選用的型號為INA2134。從式（1）中可以看出，流過功率負(fù)載器件的電流與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓成線性關(guān)系，因此可以通過單片機(jī)控制功率負(fù)載器件的電流。通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器分別測量圖2中ADC1 ，ADC2 處的電壓，可以得到被測負(fù)載電源輸出的電壓和電流.

被測電源輸出電壓U 與ADC1 處的電壓UADC1 之間關(guān)系式為：

被測電源輸出電流I 與ADC2 處的電壓UADC2 之間關(guān)系式為：

UADC2=IR6A

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序采用模塊編程，主程序調(diào)用各模塊的方式實(shí)現(xiàn)。主要由定電流、被測電源輸出電壓檢測、被測電源輸出電流檢測、負(fù)載調(diào)整率自動測試、按鍵檢測、顯示驅(qū)動等模塊組成。

整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)工作模式：定電流工作模式和負(fù)載調(diào)整率自動測試模式。

定電流工作模式同時(shí)顯示被測電源輸出的電壓和電流，系統(tǒng)上電后單片機(jī)首先進(jìn)行各模塊的初始化，最后在主循環(huán)中不斷地檢測各個(gè)標(biāo)志位，以判斷工作模式，通過檢測按鍵來改變標(biāo)志位。

直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率S 表達(dá)式為：

式中：U 表示直流穩(wěn)壓電源設(shè)定的額定電壓值；Uo 表示空載輸出的電壓值；Um表示滿載時(shí)的輸出電壓值。

直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動測試功能在定電流的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，負(fù)載調(diào)整率自動測試流程圖如圖3所示。

4 結(jié)語

以盛群單片機(jī)HT45XX為主控芯片設(shè)計(jì)了一種新型智能電子負(fù)載，使運(yùn)算放大器工作在深度負(fù)反饋條件下實(shí)現(xiàn)功率負(fù)載恒流，該單片機(jī)自帶12位ADC轉(zhuǎn)換器，選用12 位串行數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)過壓過流保護(hù)電路，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動測試功能。實(shí)際設(shè)計(jì)與制作表明，該方案滿足設(shè)計(jì)要求。

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【關(guān)鍵詞】流穩(wěn)壓電源；漏電保護(hù)；LT1529；分級穩(wěn)壓

1.引言

隨著電子設(shè)備向高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的方向發(fā)展，對電子設(shè)備的供電電源提出了高的要求。直流穩(wěn)壓電路是后級的功能電路正常穩(wěn)定工作的前提，一種寬輸入電壓范圍、可調(diào)輸出電壓、低的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，安全可靠的直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文設(shè)計(jì)了一種較低的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，較大的輸入電壓范圍，輸出電壓可調(diào)，自帶漏電保護(hù)裝置的直流穩(wěn)壓電源，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。

2.總體設(shè)計(jì)方案

為了達(dá)到較低的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，本設(shè)計(jì)中前端穩(wěn)壓電路采用LT1529可調(diào)輸出電壓穩(wěn)壓芯片為主穩(wěn)壓芯片，該芯片額定輸出電流最高可達(dá)3A，可接受最低輸入電壓5.5V，性能出色，在輸入電壓大于15V時(shí)，自動切換為兩級穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)，避免LT1529輸入電壓過高。本設(shè)計(jì)使用AD623差分儀表運(yùn)算放大器對采樣電阻上的壓降進(jìn)行放大，使用MSP430F149最小系統(tǒng)板來實(shí)現(xiàn)電壓采集、功率計(jì)算，并使用1602顯示功率和電流。后級的漏電保護(hù)電路采用AD623差分儀表運(yùn)算放大器對兩個(gè)采樣電阻上的電壓進(jìn)行差分放大實(shí)現(xiàn)漏電檢測，使用LM311電壓比較器控制繼電器自鎖電路控制輸出電路通斷。電路由純模擬元件構(gòu)成，具有精度高功耗低的特點(diǎn)。

3.前端穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)

3.1 前端穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)

LT1529可調(diào)輸出為3.3V～14V，額定輸出電流最高達(dá)3A，但輸入電壓最大僅為+15V。為了同時(shí)滿足高壓穩(wěn)壓和低壓穩(wěn)壓，采用分級穩(wěn)壓的方案，分級切換控制電路采用遲滯比較器連接電磁繼電器控制穩(wěn)壓，輸入低于14.5V時(shí)，直接使用LT1529穩(wěn)壓，高于14.5V時(shí)先用LM317穩(wěn)壓，再經(jīng)過LT1529穩(wěn)壓輸出。本文采用LM317做一級穩(wěn)壓，額定輸出為1.5A。前端穩(wěn)壓模塊分級切換功能使用比較器LM311實(shí)現(xiàn)。

3.2 功率測量與顯示電路

使用差分運(yùn)放放大采樣電阻兩端電壓，經(jīng)AD采樣、單片機(jī)計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)測量與顯示功率，差放抗干擾，能準(zhǔn)確的放大采樣信號，因此可令采樣電阻阻值較小，不至于影響輸出電壓。由于電源為正向單電源，不能使用一般的雙電源差分運(yùn)放，采用AD623，電路簡單，性能穩(wěn)定。使用單片機(jī)驅(qū)動1602進(jìn)行功率值的顯示。

前端可調(diào)穩(wěn)壓電路實(shí)際設(shè)計(jì)如圖1所示。分5個(gè)模塊，一級穩(wěn)壓電路、級聯(lián)切換電路、主穩(wěn)壓電路、獨(dú)立穩(wěn)壓供電電路和功率測量電路。其中，獨(dú)立穩(wěn)壓電路供給級聯(lián)切換電路，使其在切換前后都能穩(wěn)定工作。

4.后端漏電保護(hù)電路設(shè)計(jì)

4.1 漏電檢測分析

漏電保護(hù)常用的檢測方法為采樣電阻采樣測電流差異，漏電要精準(zhǔn)測量出30mA量級的電流，這要求檢測電路精準(zhǔn)、抗噪。本文使用采樣電阻和差分運(yùn)放對漏電流差值進(jìn)行計(jì)算。上下兩端使用相同的采樣電阻，對采樣差值進(jìn)行差分放大，即可精準(zhǔn)檢測到漏電流。之后做比較，繼電器控制線路通斷。

4.2 關(guān)斷保護(hù)電路分析設(shè)計(jì)

關(guān)電保護(hù)電路采用自鎖電路，控制繼電器切斷通路，如圖2中的關(guān)斷保護(hù)電路：Vctl為前級比較器輸出的控制電壓，當(dāng)漏電達(dá)到閾值時(shí)，Vctl為高電平，控制C9013三極管的集射極導(dǎo)通，使C9012導(dǎo)通，繼電器動作使線路關(guān)斷。此時(shí)反饋電阻Rb12將C9013基極拉高，保持C9013通路，實(shí)現(xiàn)自鎖功能。自鎖的解除需要斷電，所以關(guān)斷電源后，可以解除自鎖。

綜上所述，后端漏電保護(hù)電路實(shí)際設(shè)計(jì)電路圖如圖2所示。

后級的漏電保護(hù)電路分為三個(gè)模塊，由AD623差分儀表運(yùn)算放大器和兩組精密采樣電阻組成的漏電差分檢測電路，由LM311電壓比較器組成的漏電流閾值判定電路，和閾值判定電路控制的繼電器自鎖電路組成的關(guān)電保護(hù)電路。電路由純模擬元件構(gòu)成，具有精度高功耗低的特點(diǎn)。

5.系統(tǒng)調(diào)試和測試分析

5.1 測試方法

（1）RL阻值固定為5Ω。當(dāng)直流輸入電壓在7～25V變化時(shí)，測量輸出端電壓變化；連接方式不變，RL阻值固定為5Ω。當(dāng)直流輸入電壓在5.5～7V變化時(shí)，測量輸出電壓；

（2）轉(zhuǎn)換開關(guān)接輸出，輸入電壓固定在7V，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻阻值，測量輸出電壓。連接方式不變，直流輸入電壓固定在7V，分別聯(lián)結(jié)5歐姆和500歐姆電阻，測量輸出電壓。

（3）直流輸入電壓固定在20V，聯(lián)結(jié)500歐姆電阻，調(diào)節(jié)前端控制輸出電壓的電阻，測量輸出電壓。

（4）設(shè)置前端輸出5V，將后級漏電保護(hù)電路接上，輸出接20Ω負(fù)載，測量輸出電壓。將200歐姆滑動變阻器和電流表接入電路，調(diào)節(jié)電阻從26mA漏電流增大測關(guān)斷電流。

5.2 測試結(jié)果

6.結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓源及漏電保護(hù)裝置達(dá)到較高性能，所有指標(biāo)均達(dá)到較高標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了較低的電壓調(diào)整率（S?U≤1%）和負(fù)載調(diào)整率（SL≤1%），較大的輸入電壓范圍（5.5V～25V），可調(diào)輸出電壓（3.3V～14V），額定功率可達(dá)到1A，漏電保護(hù)功能靈敏（動作電流誤差的絕對值

參考文獻(xiàn)

[1]劉京南編著.電子電路基礎(chǔ)[M].（第2版）電子工業(yè)出版社（第2版），2003.

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[3]程杰寶.實(shí)用高效率直流穩(wěn)壓電源[J].實(shí)用電子制作，2003.

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一、設(shè)計(jì)任務(wù)：

小型變壓器設(shè)計(jì)（或選型）、直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)，畫出原理圖及PCB圖。

（1）集成直流穩(wěn)壓電源有關(guān)的指標(biāo)為：輸入為～220V；輸出為兩檔；

Ⅰ檔：=12V對稱輸出，mA，供信號調(diào)理電路、濾波電路用；

紋波電壓：5mV；穩(wěn)壓系數(shù)：。

Ⅱ檔：=（ 5～ 12）V連續(xù)可調(diào)，mA，為恒流源，供傳感器橋路用。

集成變壓器設(shè)計(jì)：

集成穩(wěn)壓器選擇

1．集成穩(wěn)壓器的選取：采用CW7812、CW7912和CW317

CW7812：正穩(wěn)壓器，最大輸入電壓為35V，最小輸入電壓為14.5V；當(dāng)輸入為19V時(shí)，輸出為12V，輸出電流為1.5A，加散熱片。

CW7912：負(fù)穩(wěn)壓器，最大輸入電壓為-35V，最小輸入電壓為-14.5V；當(dāng)輸入為-19V時(shí)，輸出為-12V。

CW317：可調(diào)三端式集成穩(wěn)壓器，輸出電壓為1.2～37V，輸出電流1.5A；最大輸出壓差40V，最小為3V，現(xiàn)要求5～12V，則輸入電壓為15V≤≤45V

2．整流二極管的選擇：選擇單相橋式；二極管壓降為0.7V

3．濾波電容量估算。

二、小型變壓器設(shè)計(jì)

Ⅰ檔：

Ⅱ檔：

其中取30V.

1．求出副邊總視在功率；

2．計(jì)算原邊輸入視在功率和電流；

變壓器效率取

小型變壓器空載時(shí)磁場電流系數(shù)為1.1～1.2（取1.15）

則A

3．確定變壓器鐵芯截面積S及選擇鐵片尺寸；

的取值由下表決定：

0~10

10~50

50~500

500~1000

1000以上

2

2~1.75

1.5~1.4

1.4~1.2

1

根據(jù)S選取鐵芯尺寸a與b

若先確定a，取，

則

4、計(jì)算每個(gè)繞組的匝數(shù)W；

繞阻的感應(yīng)電勢有效值：

則變壓器每感應(yīng)1V電動勢所需繞的匝數(shù)為

原邊匝數(shù)：（匝）

副邊Ⅰ檔：（匝）

Ⅱ檔：（匝）

屏蔽層取1層

5.計(jì)算導(dǎo)線直徑d

根據(jù)電流密度j計(jì)算各繞阻所需導(dǎo)線截面積

原邊：

查表可得

副邊Ⅰ檔：

查表可得

副邊Ⅱ檔：

查表可得

6.核算：

原邊：每層線圈的匝數(shù)為

則原邊線圈層數(shù)為（層）

副邊Ⅰ檔：

（層）

副邊Ⅱ檔：

（層）

所以總厚度為：

篇5

關(guān)鍵詞：智能型礦用本安電源；STM32F103；CAN總線；電路設(shè)計(jì)；煤炭開采 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD611 文章編號：1009-2374（2017）05-0222-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.108

隨著煤礦現(xiàn)代化程度的不斷提高，對煤礦供電的可靠性、安全性提出越來越高的要求。本安電源是煤礦井下的重要電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行是現(xiàn)代化煤礦中其他礦井下各類電氣設(shè)備高效率、高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。但是由于礦井下特殊的工作環(huán)境和其他原因，目前，煤礦井下本安電源的管理還存在若干問題：首先，礦井下本安電源種類繁多、獨(dú)立性強(qiáng)，若不在現(xiàn)場很難檢測它們的工作狀態(tài)；其次，這些電源的功能參數(shù)各不相同，電源的維護(hù)管理也不統(tǒng)一。如果礦井下現(xiàn)場設(shè)備的供電情況不能在第一時(shí)間獲取，一旦發(fā)生電源故障，不僅影響設(shè)備運(yùn)行，還可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

近年來，數(shù)字礦山的提出使得本安電源已經(jīng)由獨(dú)立的外部設(shè)備產(chǎn)品發(fā)展成為整個(gè)通信系統(tǒng)不可分割的一部分。這不僅要求本安電源具備傳統(tǒng)的供電、防爆等功能，而且應(yīng)該通過CAN通信接口、以太網(wǎng)通信接口或458總線等具備智能通訊的能力，以實(shí)現(xiàn)本安電源可方便快捷的接入數(shù)字通信系統(tǒng)中?；诖?，本文提出了一種智能型礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，能夠解決當(dāng)前電源獨(dú)立、管理不規(guī)范、供電情況不明以及電源故障情況等，實(shí)現(xiàn)本安電源的網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

1 智能型本安電源結(jié)構(gòu)

本安型電路是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下正常工作或在規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物的電路。智能本安型電源的設(shè)計(jì)目的是保證操作者的人身安全、防止出現(xiàn)事故后電源故障、電源不正常時(shí)能夠自我修復(fù)或及時(shí)斷電報(bào)警、通過網(wǎng)絡(luò)控制與監(jiān)測電源工作情況等。因此，智能本安電源的設(shè)計(jì)采用降壓、整流、穩(wěn)壓、過流過壓保護(hù)、充電及快速切斷模塊、CAN通信接口模塊、微控制器模塊。本文設(shè)計(jì)的本安電源原理框圖如圖1所示。

交流電通過隔爆電磁開關(guān)直接控制整個(gè)電源的交流輸入，再將交流電輸入變壓器降壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓電路1輸出直流電，給蓄電池充電。用過整流、濾波、穩(wěn)壓電路2輸出的直流電給負(fù)載供電，經(jīng)過切換電路，所選擇的一路輸出電壓經(jīng)過穩(wěn)壓、多重過流和過壓保護(hù)電路輸出可靠的本安電源。微控制器STM32F103模塊主要采集的備用蓄電池電壓值、本安輸出電壓值以及各種報(bào)警狀態(tài)等參數(shù)。CAN通信接口模塊將微控制器STM32F103模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)，通過上位機(jī)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，給出當(dāng)前電源的運(yùn)行情況，監(jiān)控室也可以通過網(wǎng)絡(luò)控制電源的輸出狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理。

2 電源硬件原理與實(shí)現(xiàn)

該本安電源由交流變壓及整流濾波電路、直流穩(wěn)壓電路、多重保護(hù)電路、充電及切換電路、微控制器系統(tǒng)電路、CAN接口電路等組成。

2.1 交流變壓及整流濾波原理

由于是煤礦井下電網(wǎng)供電的本安型電氣設(shè)備，則降壓所用的變壓器采用R型隔離變壓器，其輸入側(cè)采用變壓器抽頭方式。變壓器輸出24V和25V兩組交流電壓，整流濾波后輸出直流電壓，其中一路給本安輸出，另一路給蓄電池充電。如圖1所示，上面一路從變壓器25V輸出側(cè)引出，經(jīng)整流濾波電路1，通過穩(wěn)壓充電電路，為蓄電池充電；下面一路從變壓器24V輸出側(cè)引出，經(jīng)整流濾波電路2，輸出約32V的直流電壓，與蓄電池的輸出電壓通過切換電路進(jìn)行比較后選擇一路經(jīng)LM2576HV穩(wěn)壓開關(guān)電路，為本安輸出提供電源。

2.2 直流穩(wěn)壓開關(guān)電路

穩(wěn)壓電路核心器件采用可調(diào)的LM2576HV-ADJ開關(guān)穩(wěn)壓集成電路，解決了傳統(tǒng)的固定式穩(wěn)壓器和電位器調(diào)壓時(shí)精度不足的問題。LM2576HV內(nèi)置有完善的保護(hù)電路，包括電流限制和熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需很少的器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳，該引腳的電平受微控制器STM32F103控制。

2.3 過壓、過流保護(hù)電路

由于井下存在眾多可燃性氣體，當(dāng)出現(xiàn)電路因過壓、過流而導(dǎo)致負(fù)載短路或者火花時(shí)，嚴(yán)重影響到煤礦的安全。故本安電源的設(shè)計(jì)中必須通過多重的過流、過壓保護(hù)電路，防止事故發(fā)生，該設(shè)計(jì)性能的好壞將直接影響整個(gè)系統(tǒng)是否具有實(shí)用的價(jià)值。如圖2所示，本安電源輸出電路整體思想是控制MOS管Q5和Q6的導(dǎo)通或關(guān)斷來實(shí)F的，電源過壓過流時(shí)，三極管Q4導(dǎo)通，集電極輸出18V，使得P溝道MOS管Q5截止；同時(shí)，N溝道MOS管Q6的G極電平為0，使Q6截止從而切斷負(fù)載的輸出。

當(dāng)電路出現(xiàn)過流或短路故障時(shí)，如圖2所示，電阻R32的電流增大，導(dǎo)致過流檢測點(diǎn)VIN_I的電壓大于閥值 [ ]，經(jīng)過圖3中比較器LM393（U3）的處理，使得輸出端（U3的第7腳）呈低電平，再經(jīng)過比較電路LM393（U6）的處理，使得U6的第7腳輸出為低電平，這個(gè)低電平信號直接控制圖2中的三極管Q4，使Q4導(dǎo)通，Q5截止，切斷本安電源的輸出，起到過電流或短路保護(hù)作用。另一路過流或短路保護(hù)電路控制MOS管Q6，原理與其一致。

篇6

關(guān)鍵詞：校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地；電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)；崗位任務(wù)驅(qū)動教學(xué)

電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使人類進(jìn)入了高新技術(shù)時(shí)代，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。

一、課程基本情況

1.課程定位電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)是電氣自動化技術(shù)專業(yè)群的基礎(chǔ)實(shí)踐課程。通過本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電子電路的分析、安裝、調(diào)試、維護(hù)和電路設(shè)計(jì)等基本技能，使學(xué)生專業(yè)知識、職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)得到提高，增強(qiáng)適應(yīng)職業(yè)變化和繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

二、課程內(nèi)容規(guī)劃

電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)是是專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程，本課程的實(shí)訓(xùn)時(shí)間計(jì)劃是兩個(gè)實(shí)習(xí)周，60個(gè)課時(shí)，理論講解20課時(shí)，實(shí)踐40課時(shí)，課程內(nèi)容主包括：常用電子元器件的判別和測試、烙鐵釬焊的基本操作方法和步驟、直流穩(wěn)壓電源電路的安裝調(diào)試、數(shù)字電子電路的安裝調(diào)試、綜合電子電路的安裝調(diào)試和維修等6個(gè)方面。

三、課程教學(xué)設(shè)計(jì)

電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)在專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中有兩個(gè)實(shí)習(xí)周的實(shí)訓(xùn)時(shí)間，共60個(gè)課時(shí)，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分為兩大部分，即實(shí)訓(xùn)課題教學(xué)和企業(yè)崗位訓(xùn)練。第一部分，實(shí)訓(xùn)課題訓(xùn)練：電子技術(shù)基本能力訓(xùn)練，根據(jù)教學(xué)大綱要求，需要1個(gè)實(shí)習(xí)周30課時(shí)，以任務(wù)驅(qū)動模式，由常用電子元器件的判別和測試、電子線路手工焊接的基本操作、直流穩(wěn)壓電源電路的安裝和調(diào)試、LED廣告流水彩燈安裝等4個(gè)任務(wù)完成基本能力訓(xùn)練。第二部分：企業(yè)崗位生產(chǎn)訓(xùn)練在校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地--濟(jì)南萊特爾電子科技公司，進(jìn)行電子產(chǎn)品的崗位生產(chǎn)實(shí)習(xí)訓(xùn)練，計(jì)劃1個(gè)實(shí)習(xí)周30課時(shí)，由電子產(chǎn)品制作工藝、電子產(chǎn)品自動焊接工藝、LED照明燈具安裝工藝、LED照明燈具測試和維修等4個(gè)崗位任務(wù)和企業(yè)考核任務(wù)完成。

四、教學(xué)資源條件

（一）、實(shí)訓(xùn)設(shè)備資源

1.電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)室

學(xué)校實(shí)訓(xùn)資源：現(xiàn)有450平方米電子實(shí)訓(xùn)室，有掃頻儀、示波器、函數(shù)信號發(fā)生器等實(shí)訓(xùn)設(shè)備200余臺，另有印制板腐蝕設(shè)備一套，電子線路板雕刻機(jī)一套等，能同時(shí)滿足300人進(jìn)行電子技術(shù)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

2.校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地

學(xué)校為企業(yè)提供辦公室、技術(shù)設(shè)計(jì)室、展室、倉庫和生產(chǎn)場地等400平方米的場所，企業(yè)有電子貼片機(jī)2臺、回流焊機(jī)，絲印機(jī)、打膠機(jī)等設(shè)備組成的簡易生產(chǎn)線一套，可同時(shí)滿足50人電子產(chǎn)品生產(chǎn)崗位技能實(shí)訓(xùn)。

（二）、教學(xué)資源

1.學(xué)校教學(xué)資源

（1）自審、編的一體化教材本課程選用優(yōu)秀的一體化教材，自審、自編教材優(yōu)先選用。

（2）教案、PPT教學(xué)課件、多媒體教學(xué)視頻由于本課程內(nèi)容圖畫較多、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以教學(xué)手段盡量用PPT教學(xué)課件和多媒體教學(xué)視頻相結(jié)合的方法。

（3）網(wǎng)絡(luò)資源庫、教學(xué)云資源可作為資料的查詢和輔助教學(xué)。

2.企業(yè)生產(chǎn)教學(xué)資源

（1）產(chǎn)品生產(chǎn)資料視頻、PPT課件企業(yè)培訓(xùn)人員的培訓(xùn)手段和方法。

（2）產(chǎn)品生產(chǎn)過程資料企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)資料和生產(chǎn)工藝流程（3）企業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)企業(yè)由專門的技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)練習(xí)和指導(dǎo)生產(chǎn)。

五、教學(xué)實(shí)施

1.基本能力任務(wù)驅(qū)動教學(xué)

基本能力訓(xùn)練采用項(xiàng)目教學(xué)方法，任務(wù)驅(qū)動模式，第一大項(xiàng)目由4個(gè)任務(wù)完成基本能力訓(xùn)練，由課程任務(wù)完成，使其具備基本能力。

（1）課程任務(wù)一電子元器件識別測試：熟悉常用電子元器件主要參數(shù)的標(biāo)識方法和選用技巧，掌握常用電子元器件的性能測試、好壞判斷和管腳極性判別方法。

（2）課程任務(wù)二烙鐵釬焊操作：掌握電烙鐵的選用、焊料焊劑的使用，了解焊點(diǎn)的工藝要求，掌握焊接的操作步驟和焊接要求。

（3）課程任務(wù)三直流穩(wěn)壓電源安裝和調(diào)試：熟悉串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電源電路的工作原理和各自應(yīng)用的特點(diǎn)，掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路的安裝與調(diào)試方法，熟悉常用儀器、儀表的使用方法。

（4）課程任務(wù)四LED廣告流水燈制作：了解數(shù)字電子電路的特點(diǎn)，訓(xùn)練查閱元器件資料，熟練掌握數(shù)字電路安裝和調(diào)試方法。

2.崗位任務(wù)驅(qū)動教學(xué)

崗位任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法，是以崗位任務(wù)驅(qū)動模式，在校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行電子產(chǎn)品的崗位生產(chǎn)實(shí)習(xí)訓(xùn)練，計(jì)劃30課時(shí)，由4個(gè)崗位任務(wù)完成。

（1）崗位任務(wù)一電子產(chǎn)品制作工藝企業(yè)主要生產(chǎn)LED照明燈具，在此崗位訓(xùn)練時(shí)，要熟悉整個(gè)產(chǎn)品的工藝流程和工藝要求。

（2）崗位任務(wù)二自動焊接工藝自動焊接包括半自動絲網(wǎng)印刷機(jī)的使用，自動回流焊機(jī)的操作，清洗、烘干、修復(fù)、整形等要求。

（3）崗位任務(wù)三LED照明燈具安裝工藝根據(jù)圖紙和工藝要求將控制電路板和照明用LED照明器件安裝在一起，形成產(chǎn)品。

（4）崗位任務(wù)四LED燈具測試和維修在熟悉產(chǎn)品的原理要求和工藝要求的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品進(jìn)行測試、老化處理和維修等。（5）企業(yè)考核企業(yè)技術(shù)人員根據(jù)四個(gè)崗位任務(wù)完成情況進(jìn)行成績評定進(jìn)行評定。

3.成績評定

本課題的實(shí)習(xí)成績評定由實(shí)訓(xùn)教師和企業(yè)技術(shù)人員共同評判，內(nèi)容由三部分組成，具體內(nèi)容和分值比例為：

（1）崗位任務(wù)考核成績由企業(yè)負(fù)責(zé)人和企業(yè)技術(shù)人員根據(jù)四個(gè)崗位任務(wù)完成情況進(jìn)行成績評定或根據(jù)產(chǎn)品任務(wù)考核完成情況進(jìn)行評定，分值占總分60%。

（2）實(shí)結(jié)報(bào)告成績，學(xué)生每進(jìn)行完一個(gè)課題，都要寫實(shí)習(xí)報(bào)告和鑒定手冊，本課題實(shí)習(xí)報(bào)告和鑒定手冊由課程實(shí)習(xí)教師評判，分值占總分20%。

（3）考勤和紀(jì)律成績，學(xué)生考勤由實(shí)習(xí)教師管理，紀(jì)律由企業(yè)負(fù)責(zé)人管理，本項(xiàng)成績由實(shí)習(xí)教師和企業(yè)負(fù)責(zé)人共同評判，分值占總分20%。

六、教學(xué)總結(jié)和建議

本課程是專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程，通過任務(wù)驅(qū)動實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)和經(jīng)過校內(nèi)生產(chǎn)性崗位技能訓(xùn)練，使學(xué)生具備了分析問題和解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到企業(yè)零距離的要求。學(xué)校應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，完善和擴(kuò)大校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)場所。

參考文獻(xiàn)：

篇7

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)教學(xué)；仿真電路

一、引言

模擬電子技術(shù)是電類各專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，具有理論性、實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，該課程理論知識比較抽象，僅僅靠教師在課堂上講授理論知識會使學(xué)生感到枯燥無味，理論分析中的一些繁瑣公式和特性曲線缺乏直觀性，學(xué)生感到難以理解和接受，理解和領(lǐng)會教材內(nèi)容十分困難，產(chǎn)生畏難甚至厭學(xué)情緒。另外，由于受實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備、場地等條件的限制，使學(xué)生無法及時(shí)領(lǐng)略電路的實(shí)際應(yīng)用，比如，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容難以同步，學(xué)生動手實(shí)踐的機(jī)會有限等，導(dǎo)致理論教學(xué)效果受到影響。筆者在教學(xué)實(shí)踐活動中發(fā)現(xiàn)，在理論教學(xué)過程中引入電路仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，可以增強(qiáng)學(xué)生對模擬電路的感性認(rèn)識，明顯改善教學(xué)效果，大大提高課堂效率。

二、仿真軟件實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合

利用仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，具有直觀而形象的特點(diǎn)，而且可使實(shí)驗(yàn)與理論實(shí)現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合，在教學(xué)中寓教于樂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生輕松理解概念和電路工作原理。模擬電子技術(shù)理論知識抽象，學(xué)生難以理解，引入仿真電路，可以在理論教學(xué)過程中隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，使學(xué)生能夠直觀的看到電路現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，理解所學(xué)的知識。例如，放大電路是模擬電子技術(shù)課程中很重要的一部分內(nèi)容，僅靠教師的講解和電路圖描述工作過程和故障現(xiàn)象，學(xué)生很難理解這塊知識。而引入仿真軟件后，教師在講課的過程中就可以邊講解邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，電路功能實(shí)驗(yàn)結(jié)果一目了然，不用過多的解釋，學(xué)生很容易就明白了放大電路的功能和工作原理。放大電路有三種組態(tài)，分別是共射極電路、共基極電路和共集電極電路，這三種電路的交流性能指標(biāo)各不相同，例如，共發(fā)射極放大電路電壓放大倍數(shù)大，輸入電阻較小，輸出電阻較大，而共集電極放大電路的電壓放大倍數(shù)等于1，輸入電阻大，輸出電阻小，這些各自的電路特點(diǎn)，學(xué)生由于理解不深導(dǎo)致容易記混。引入仿真軟件后，這三種電路的各自特點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很容易就記住，特別是W生在理論課堂上通過自己動手連接電路，對三種放大電路的結(jié)構(gòu)組成也就記憶深刻。同時(shí)電路仿真軟件還可對器件的某些參數(shù)進(jìn)行更改以及設(shè)置電路故障點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解和對電路的分析能力的提高，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。仿真電路的引入極大地提高了課堂教學(xué)效率，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使模擬電子技術(shù)理論課教學(xué)不再枯燥，而是一邊學(xué)理論，一邊動手連接電路，一邊觀察電路現(xiàn)象。

我們電子技術(shù)教學(xué)采用提倡理實(shí)一體化教學(xué)模式，讓學(xué)生在“學(xué)中做、做中學(xué)”。例如，直流穩(wěn)壓電源的制作，涉及到三個(gè)部分，它們是整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路。設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源電路時(shí)，可以先采用仿真電路分進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，通過元器件參數(shù)的選擇和更換，連接直流穩(wěn)壓電源的電路，運(yùn)行正常后，再選擇元器件和進(jìn)行電路組裝并且調(diào)試，只要焊接沒有問題，結(jié)果就會正常。如此就省去了對電路反復(fù)的測試和調(diào)試，也節(jié)約了大量時(shí)間，提高學(xué)習(xí)的效率和興趣。學(xué)生通過仿真軟件可以很快的通過測試觀測結(jié)果是否正確，這樣也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)以致用的成就感。同時(shí)提高了學(xué)生分析解決問題的能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

教師在理論教學(xué)中利用仿真軟件對所授器件和電路進(jìn)行演示和分析，除可增加學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識，提高理論教學(xué)效果外，還可以利用仿真軟件引導(dǎo)學(xué)生作一些實(shí)驗(yàn)室中不便作的實(shí)驗(yàn)，比如故障現(xiàn)象觀察等，開展各種探索性、研究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

按圖1連接整流電路，將節(jié)點(diǎn)1，節(jié)點(diǎn)2信號接入示波器輸入端，觀察輸入、輸出波形。打開仿真開關(guān)，雙擊示波器，適當(dāng)調(diào)整后，觀察輸入端交流波形及輸出端全波脈動直流波形，如圖2。然后，再將一個(gè)二極管設(shè)為開路故障，觀察輸出信號的變化，如圖3所示，輸出變?yōu)榘氩ㄝ敵觥?/p>

圖1 二極管橋式整流電路

圖2 電路正常的輸出波形

圖3 電路有故障的輸出波形

三、仿真軟件不能完全取代實(shí)踐教學(xué)

仿真軟件雖然能很好的輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生電路設(shè)計(jì)的興趣。但是，也要清醒的認(rèn)識到仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不是萬能的，它始終屬于輔教學(xué)，不能完全取代實(shí)踐教學(xué)，仿真實(shí)驗(yàn)所接觸的元器件以及儀器儀表都是一些電路符號，這與實(shí)際電路操作在材料、體積、外觀和封裝上有著很大差別，而且與實(shí)際電路操作的靈活性、不可預(yù)見性還有很大的距離，過度依賴仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就會缺乏對真實(shí)元器件的封裝、性能檢測等方面的知識，就會削弱學(xué)生對真實(shí)元器件的認(rèn)知程度以及實(shí)驗(yàn)儀器儀表操作技能的訓(xùn)練，影響對學(xué)生解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。因此，模擬電子技術(shù)教學(xué)還要注重實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，教師必須要處理好仿真電路和實(shí)踐教學(xué)之間的關(guān)系，在使用仿真電路的同時(shí)也要加強(qiáng)學(xué)生對真實(shí)儀器設(shè)備和元器件的熟悉和使用，使仿真電路真正服務(wù)于教學(xué)，幫助學(xué)生理解理論知識，提高學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)束語

仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，顯示出傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)越性，軟件以其強(qiáng)大的功能和豐富的內(nèi)容為模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)帶來了方便，同時(shí)也為教師的教學(xué)提供了直觀的教具。對仿真電路實(shí)驗(yàn)和實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)要取長補(bǔ)短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，只有合理使用仿真軟件，二者有機(jī)結(jié)合，才能最大程度的發(fā)揮仿真軟件的輔助功能，才能使模擬電子的教學(xué)取得最佳的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]馬曉琳，李永科.Multisim仿真教學(xué)在模電課程中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].中國電力教育，2013，22.

篇8

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

基于51單片機(jī)的 GSM短信模塊家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)組成如圖1所示。

工作原理：利用紅外傳感器檢測人體所輻射的紅外線，每當(dāng)檢測到紅外信號產(chǎn)生變化時(shí)，就把紅外線信號轉(zhuǎn)化為微弱的電信號，讓其經(jīng)過信號處理電路并且對進(jìn)入的電信號進(jìn)行濾波，放大，比較。則MCU就會收到一個(gè)高電平以判斷是否報(bào)警，如果MCU判斷出滿足報(bào)警的條件，就會發(fā)出控制信號并且通過串行通信接口RS232，就可以控制GSM模塊給用戶發(fā)短信息從而實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警的設(shè)計(jì)。

二、系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

從設(shè)計(jì)的要求總體來說該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：報(bào)警電路、熱釋電紅外傳感探頭電路、復(fù)位電路、GSM短信模塊以及相關(guān)的控制管理軟件組成；

1、電源電路設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)中電路很重要的作用，是提供器械運(yùn)轉(zhuǎn)的原動力。設(shè)計(jì)中的電源為直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)樵O(shè)計(jì)中的電壓需要5V的電壓，所以需要將220V的交流電壓通過降壓變成5V的直流電壓，供電路使用。1）電源變壓器：電源變壓器是一個(gè)降壓變壓器，它的的作用是將220V的交流電壓變換成較低的交流電壓，然后送給整流電路。在本設(shè)計(jì)中電源電路中取數(shù)值為22的η，所以降壓后副邊電壓值為10V。2）整流電路：橋式整流電路由4個(gè)二極管組成，它的主要作用是將50Hz的正弦交流電轉(zhuǎn)化成脈動的直流電。整流后的電壓約為9V。3）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的作用是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨電壓波動和負(fù)載電阻的變化而變化，這主要的功能要?dú)w功于芯片7805。

2、紅外探測信號輸入電路。紅外探測信號輸入部分由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、數(shù)字信號輸入電路組成。當(dāng)紅外線傳感器J1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時(shí)，J1的S端引腳會輸出微弱的電信號，經(jīng)過Q1等組成第一級放大電路的放大，然后通過C2輸入到運(yùn)算放大器UIA中進(jìn)行高增益、低噪聲放大。

3、時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)。反向放大器的輸入是XTAL1和輸出是XTAL2。由于這個(gè)機(jī)器所用的一個(gè)周期中含有6個(gè)狀態(tài)周期，還有就是在每個(gè)狀態(tài)周期的下面有2個(gè)振蕩周期，就可以計(jì)算出一共有12個(gè)振蕩周期，在外接振蕩頻率為12MHZ的石英晶體振蕩器時(shí)，一個(gè)振蕩周期為1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為1us

4、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。復(fù)位方法有兩種，一種是自動復(fù)位，另一種是手動復(fù)位。單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后， 在RESET端持續(xù)給出2個(gè)周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作本設(shè)計(jì)采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。

5、RS-232通信的設(shè)計(jì)。由于PC機(jī)是系統(tǒng)的主控機(jī)，主機(jī)PC和單片機(jī)之間采用的是RS-232總線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，所以在電路設(shè)計(jì)時(shí)采用RS-232通信收發(fā)器芯片為MAX232，它是美信（MAXIM）公司專為RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5V單電源供電。

6、GSM短信模K。SIM900A是一款無線模塊。SIM900A模塊主要通過串口與單片機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對SIM900A模塊的控制。SIM900A的串口提供了多條控制線，包含數(shù)據(jù)信號線TXD和RXD，狀態(tài)信號線RTS和CTS，控制信號線DTR，DCD，DSR和RI。RXD數(shù)據(jù)接收信號線用于接收來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)。由于SIM900A是一個(gè)功能完全的模塊，在設(shè)計(jì)時(shí)SIM900A模塊的電源管腳并連在一起，另外還需要連接SIM卡座，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)獨(dú)立的GSM終端。

本論文研究基于GSM短信模塊的家庭防盜報(bào)警器。通過以AT89S52為重要工作處理器核心單片機(jī)的防盜報(bào)警器。這個(gè)防盜報(bào)警器是利用被凍死熱釋電紅外線外傳感器檢測進(jìn)入安防內(nèi)人體的紅外線發(fā)出電信號，從而經(jīng)過一系列的電流電壓轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警。GSM報(bào)警器有很多的特點(diǎn)，其中包括使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活；并且安裝非常的方便、智能性高、誤報(bào)率低達(dá)到了遠(yuǎn)程監(jiān)控家居安全的目標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)[D].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

篇9

關(guān)鍵詞：STM32F103VCT6；程控放大；寬帶

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言

寬帶放大器廣泛應(yīng)用于電視圖像信號放大、測量儀器、音響設(shè)備等，放大器的性能指標(biāo)直接影響設(shè)備的質(zhì)量，其主要的指標(biāo)體現(xiàn)在帶寬、頻率響應(yīng)平坦度、增益可調(diào)范圍、輸出能力等方面。以往寬帶放大器通常以電阻器為放大器的負(fù)載，以電容器作級間耦合，為了擴(kuò)展帶寬，除了使增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補(bǔ)償措施，補(bǔ)償因級間耦合電容的影響而引起的增益下降。本文研究的程控寬帶放大器在保證0～10MHz的帶寬的同時(shí)，解決了一般放大器的低增益問題，選用壓控增益芯片VCA810，以及多級放大直接耦合的電路結(jié)構(gòu)，可以使放大器在10MHz帶寬時(shí)，仍然能達(dá)到60dB的最高增益，而且能夠?qū)崿F(xiàn)0～60dB范圍內(nèi)手動連續(xù)調(diào)節(jié)。

2 系統(tǒng)總體框圖

本系統(tǒng)由前級放大模塊、增益控制模塊、帶寬預(yù)置模塊、后級放大模塊、功率放大模塊、直流穩(wěn)壓電源模塊和按鍵及顯示模塊等組成。各模塊間關(guān)系如圖1所示，前級放大采用高速帶寬集成運(yùn)放器。壓控增益芯片VCA810高增益在-40dB到40dB線性范圍，增益控制帶寬達(dá)到30MHz，可直接采用VCA810對已進(jìn)行小倍數(shù)放大的信號進(jìn)行再次放大或衰減。該方案方便、穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)。一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯(lián)低阻（調(diào)諧濾波）狀態(tài)，給某次諧波電流構(gòu)成一個(gè)低阻態(tài)通路。這樣諧波電流就不會流入系統(tǒng)。無源濾波的優(yōu)點(diǎn)為成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)相對成熟，容量大。功率放大采用單片集成寬帶運(yùn)算放大器THS3091，提供較高的輸出電壓，再通過并聯(lián)運(yùn)放的方式擴(kuò)流輸出，以滿足負(fù)載要求，該方案電路較簡單，容易調(diào)試，易于控制零點(diǎn)漂移。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 前級放大電路

前級放大電路使用集成芯片OPA820對小信號進(jìn)行放大，采用同相輸入的方式對信號放大，反饋電阻使用滑阻，易于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。在高頻電路中，電源要進(jìn)行濾波和防自激振蕩處理，以避免電路中的信號干擾和保護(hù)芯片，避免因自激振蕩而損壞芯片，如圖2所示。

3.2 增益放大電路

采用VCA810程控增益放大芯片υ鲆娣糯蟮緶方行設(shè)計(jì)，如圖3所示。VCA810的增益可以在-40dB到40dB之間進(jìn)行調(diào)整，增益控制范圍廣。但此芯片需要0～-2V電壓控制，所以要將單片機(jī)DAC輸出需設(shè)置成鎖存電壓輸出且需要加一級反相器才能輸出負(fù)電壓，如圖4所示。

3.3 濾波電路

由于在0～9MHZ通頻帶內(nèi)增益起伏 ，所以做好濾波是關(guān)鍵，采用的是巴特沃斯無源濾波，因?yàn)榘吞匚炙篂V波在通頻帶內(nèi)幅度變化較平坦，在截止頻率衰減快，而集成運(yùn)放的帶寬有限，采用無源的濾波對電s路進(jìn)行濾波，使用Filter-solution軟件快速設(shè)計(jì)出合適的低通濾波器并用multisim進(jìn)行軟件仿真，如圖5所示。

3.4 后級放大電路

此電路與前級放大一樣，使用OPA820對信號進(jìn)行放大，通過滑動變阻器調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，如圖6所示。

4 測試數(shù)據(jù)與分析

從信號發(fā)生器取不同頻率對系統(tǒng)進(jìn)行測試，從數(shù)字示波器和數(shù)字萬用表中記錄對應(yīng)信號產(chǎn)生的變化數(shù)據(jù)。分別對5MHz和10MHz的低通濾波器進(jìn)行通頻帶平坦度測試如表1和表2：

通過上表對5MHz和10MHz電路的分析可以知道，在0～4M，0～9M通頻帶內(nèi)很平坦，完全符合通頻帶增益起伏≤1dB，步進(jìn)增益也符合要求。

5 小結(jié)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的放大器具有高帶寬、高增益以及增益可調(diào)、帶負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在前級放大中，采用寬帶放大芯片OPA820對輸入信號進(jìn)行放大，然后經(jīng)過壓控放大器VCA810對放大倍數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。最后通過低噪聲電流反饋運(yùn)放THS3091進(jìn)行功率放大，提高帶負(fù)載能力，并達(dá)到10V有效值輸出。制作PCB時(shí)，PCB板子畫小一點(diǎn)，事先布局好，節(jié)約材料，線寬線距適當(dāng)大一點(diǎn)才好焊接，高頻座要焊接牢固。調(diào)試時(shí)，PCB板不要刮花了，如果刮花了，成板之后一定拿電表打一下是否斷了。前級放大調(diào)好波形，使波形正負(fù)對稱，避免使用加法器而讓電路復(fù)雜化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)（第三版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2015.

篇10

【關(guān)鍵詞】Multisim 函數(shù)信號發(fā)生器 仿真分析

函數(shù)信號發(fā)生器由正弦波、三角波和矩形波組成，通過RC橋式正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波后，將正弦波經(jīng)過零比較器得到同頻的方波，將正弦波經(jīng)過電壓比較器和積分器產(chǎn)生三角波。振蕩電路是一種能將直流能量轉(zhuǎn)換成具有一定頻率和幅度以及一定波形的交流能量輸出的電路，按振蕩波形可分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路，正弦波振蕩電路是一種基本的電子電路，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的低頻信號振蕩器就是一種正弦波振蕩電路。大功率的振蕩電路還可以直接為工業(yè)生產(chǎn)提供能源。無論對于哪種振蕩電路，用傳統(tǒng)方法精確分析起振、振幅、振蕩頻率的大小都是十分困難的，而用Multisim軟件則可靈活方便的進(jìn)行仿真分析。

一、MultiSim仿真軟件簡介

MultiSim是一款將電子電路設(shè)計(jì)及其測試分析相集成的電路設(shè)計(jì)仿真軟件。它具備信號源、基本元器件、模擬數(shù)字集成電路、指示器件、控制部件、機(jī)電部件等各類元器件，可以對各類電路進(jìn)行仿真，并且提供十多種虛擬儀器（如示波器、萬用表、信號發(fā)生器、波特圖圖示儀、功率表等），以及18種仿真分析功能（如直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、直流掃描分析等）。由于元件庫中有若干個(gè)與實(shí)際元件相對應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性仿真元件模型，配合強(qiáng)大的仿真分析，使結(jié)果更精確、更可靠。

二、函數(shù)信號發(fā)生器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，函數(shù)信號發(fā)生器由正弦波、方波、三角波信號發(fā)生器、放大輸出及直流穩(wěn)壓電源組成，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)框圖如圖1所示。

三、函數(shù)信號發(fā)生器的仿真分析

（1）正弦波仿真分析。運(yùn)行Multisim10，在繪圖編輯器中選擇直流電源、運(yùn)算放大器、電阻、電容、電位器、二極管等元件，組成函數(shù)信號發(fā)生器的正弦波電路。其中由U1A LM324、R1、W1、C3、C4、J3和R2、W2、C1、C2、J2，組成RC橋式正弦波振蕩電路，通過轉(zhuǎn)換J2、J3實(shí)現(xiàn)頻率的粗調(diào)，調(diào)節(jié)電位器W1、W2實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)，達(dá)到頻率的連續(xù)可調(diào)。由VD1、VD2、W3、R3、R4組成穩(wěn)幅電路，使產(chǎn)生的正弦波幅度穩(wěn)定。調(diào)整電位器W3，觀察示波器顯示的正弦波，當(dāng)調(diào)到9%時(shí)，失真最小。

（2）矩形波仿真分析。運(yùn)行Multisim10，在繪圖編輯器中選擇直流電源、運(yùn)算放大器U1B、電阻R6、R12、穩(wěn)壓二極管VD3、VD4元件，組成函數(shù)信號發(fā)生器的矩形波電路。其輸入端是正弦波，將正弦波產(chǎn)生電路輸出的正弦波經(jīng)過零比較器即可得到同頻的方波。

（3）三角波仿真分析。運(yùn)行Multisim10，在繪圖編輯器中選擇直流電源、運(yùn)算放大器U1C、U1D、電阻、穩(wěn)壓二極管、電容等元件，組成電壓比較器和積分器，即產(chǎn)生函數(shù)信號發(fā)生器的三角波電路。

其仿真的電路用波形如下圖所示。

四、結(jié)論

應(yīng)用Multisim10仿真軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，可以縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)省設(shè)計(jì)費(fèi)用，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；應(yīng)用Multisim10仿真軟件進(jìn)行仿真教學(xué)，在課堂上使模擬電子技術(shù)教學(xué)更形象、靈活，更貼近工程實(shí)際，達(dá)到幫助學(xué)生理解原理，更好地掌握所學(xué)的知識的目的。尤其適用于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可有效克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室開放的局限。學(xué)生可據(jù)所學(xué)知識和能力，自選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自行設(shè)計(jì)電路方案，進(jìn)行電路分析，從而掌握電子電路的設(shè)計(jì)與仿真分析過程，對提高學(xué)生動手能力和分析問題、解決問題的能力、綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：