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1、目 录1 引言12 设计要求 13 400频电源的硬件原理与设计 荡电路频电路分电路 大电路 制电路的原理与设计方案 95 测试结果116 结论12参考文献13致谢14附录 系统电路图 14英文资料及中文翻译15天津工程师范学院 2006 届毕业设计（论文）11 引言 400频电源，可广泛应用于舰艇，飞机及机载设备以及工业控制设备，例如，旋转变压器是一种信号检测设备，通过角度的改变，可实现输出电压的改变，进而为控制设备提供控制信号。利用 400频电源给旋转变压器供电，可以实现系统电信号的控制，将非电量转变成了电量。在航天航空设备中，中频电源性能的优劣和可靠性将决定着航行器的安全行驶与战斗力的发
2、挥。新型中频电源自动控制系统具有电路简单，可以实现复杂的控制，控制灵活且具有通用性的优点。当电源本身特性发生变化时候，完全可以通过对软件参数进行修改来对电路进行改动，可以为进一步实现集中控制带来方便。采用新型数字控制系统后，中频电源具有启动平稳、运行稳定、控制精度高、调试与维修方便、体积小等优点。2 设计要求(1) 实现输出频率为稳定的 400弦波。(2) 输出波形没有明显失真。(3) 输出电压为 25V65V 连续可调（有效值） 。3 400频电源的硬件原理与设计4号基准电源，通过分频电路进行分频得到 400信号，经过积分电路将方波转化为正弦波，为提高电压的幅值还要经过放大电路进行放大，再通
3、过升压变压器使最后的输出电压的有效值在 25V65V 之间。通过检波电路得到直流电压，集首先将模拟信号转变成数字信号后，再将采集到的电压值送到单片机中，最后通过单片机送到数码管显示电压，为保证放大电路中 正常工作，单片机控制系统还通过稳压电路为其提供电压。中频电源设计原理流程图如图 31 所示。图 31 400频电源设计原理流程振荡电路 分频电路 积分电路 放大电路天津工程师范学院 2006 届毕业设计（论文）荡电路为得到频率稳定性很高的振荡信号，多采用由石英晶体组成的石英晶体振荡器。石英晶体的电路符号及振荡电路如图 32 所示。1 24069406940692振荡电路在石英晶体两个管脚加交变
4、电场时，它将会产有利于一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。石英晶体的选频特性非常好，串联谐振频率 极为稳定，且等效品质因数 Q 值很高。只有频率为 信号最容易通过，而其他频率的信号均会被晶体所衰减。电路中并联在两个反相器 4069 输入，输出间的电阻 R 的作用是使反相器工作在线性放大区，R 的阻值分别为 容 是抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。电容 ，从而使 产
5、生极点，以减少谐振信号损失。C 1的选择应使 的容抗可以忽略不计。电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率 与电路中的 R，C 的数值无关。这是因为电路对 率所形成正反馈最强而易于维持振荡。为了改善输出波形,增强带负载的能力，通常在振荡器的输出端再加一级反相器4069。输入的信号为 4样输出的信号频率为 4频器然后进入 频器 1。多位二进制输出串行计数器，它是 7 位的串行计数或分配器。如图 33 所示。天津工程师范学院 2006 届毕业设计（论文）32140242140243频器是由 D 型触发器组成的二进制计数器。多位二进制计数器主要用于分频和定时，使用极其简单和方便。点是 部有 7
6、个计数级，每个计数级均有输出端子，即7。数工作时， 冲的二分频；是 出的二分频；2 输出的二分频所以有 f 2以进入 信号 4096 输出的信号为 2048 输出的信号为 1024 输出的信号为 512 输出的信号为 256 28 输出的信号为 64 输出的信号为 32后 32信号又进入一个 频器，在第二个分频器的 的输出信号为16 的输出信号为 8 的输出信号为 4样输出频率为 4信号又进入下一个分频器 74 74数器74异步十进制计数器 2 。其逻辑电路图和引脚图如图 34 所示。它由 1 个 1 位二进制计数器和 1 个异步五进制计数器组成。如果计数脉冲由 出由 引出，即得二进制计数器；
7、如果计数脉冲由 输入，输出由 3 引出，即是五进制计数器；如果将 连，计数脉冲由 入，输出由 1 引出，即得 8421 码十进制计数器。因此，又称此电路为二五十进制计数器。21474数器管脚图天津工程师范学院 2006 届毕业设计（论文）4本设计中信号由 输入，输出由 3 引出，即是五进制计数器。也可看成五分频器，即 出的五分频， 出的五分频4号输入在 输出是 800号。此点输出波形为脉冲波形。输出为 800信号又进入下一个分频器D 触发器。 触发器边沿型所示。图353的特点是，输出状态发生变化的时刻只能在时钟脉冲出状态的值仅仅取决于备这种特点的触发器就叫做边沿型触发器。D 触发器是一种延迟型
8、触发器，不管触发器的现态是 0 还是 1，冲上升沿到来后，触发器的状态都将改变成与 冲上升沿到来时的 D 端输入值相同，相当于将数据 D 存入了 D 触发器中。表 31 是边沿型 D 触发器的功能表。表 31 边沿型 D 触发器D n+1 说明001101010011输出状态与 D 端状态相同从功能表写出 D 触发器的特性方程为：（nD 触发器为二分频触发器。即从 Q 输出的信号为 400方波。400波要进行二次积分，整形变成正弦波。波变三角波Q 674v+006 届毕业设计（论文）5电路如图 36（a）所示。由图可见，在理想条件下， 6（a ）基本积分电路(3.2)(如果电容两端的初始电压为
9、零，则( Ui(t)是幅值为 时，输出电压 Uo(t)随时间线性下降，如（33）可知，时间常数 数值越大，达到给定的 t)Ui(t)t)t)6（b）图 36（c）输入为阶跃电压时的输出波形输入为方波时的输出波形当 Ui(t)是峰值振幅为 o(t)的波形则为三角形波，如图 36（c）所示。这时，根据式（，输出电压的峰峰值为（2常都在积分电容 C 的两端并接反馈电阻 （a）所示。R 的是减小集成运放输出端的直流漂移。10)(10)( 006 届毕业设计（论文）6但是，R 时，输出积分波形将如图 36（b）虚线所示。因此，为了改善积分器的线性度，R 太大对抑制直流漂移不利，因此，R 4。角波变正弦波
10、如图 37 所示。经过二次积分所得到的波形是正弦波，但此时正弦波是带有直流的波形，频率是 400过整形滤出直流波形变成正弦波。 Uo(t)t)7三角波变正弦波三角波再经过一次积分变成正弦波 5。然后进入放大电路，输出电压的幅度不够所以要经过多次放大。反馈放大反馈：可描述为将放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回放大电路的输入端。我们有时把引入反馈的放大电路称为闭环放大器，没有引入的称为开环放大器。它可分为负反馈和正反馈。反馈输入信号能使原来的输入信号减小即为负反馈，反之则为正反馈。就是通过比较反馈前后的输入量的改变情况，若反馈后的净输入量减小则为负反馈，反之则为正反馈。 （净输入量是反馈后的输入量）判断的方法是：瞬时极性法。先将反馈网络与放大电路的输入段断开，然后设定输入信号有一个正极性的变化，再看反馈回来的量是正极性的还是负极性的，若是负极性，则表示反馈量是削弱输入信号，因此是负反馈。反之则为正反馈 6。负反馈对放大倍数的影响(1) 负反馈使放大倍数下降由放大倍数的一般表达式：（ 我们可以看出引入负反馈后，放大倍数下降了(1+。天津工程师范学院 2006 届毕业设计（论文）7(2) 负反馈提高放大倍数的稳定性我们用相对变化量来表示（对上式求导）：（3.
