《六伏稳压电源及四倍运放实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《六伏稳压电源及四倍运放实验报告（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子设计大赛培训报告设计题目： 6V直流稳压电源 4倍反相运算放大器组 号： 14 小组成员： 袁俊晓（） 毛阳洁（） 项柯铭（）完成日期： 2013年8月11日 目录（一） .设计任务及要求（二） .方案设计与论证（三） .单元电路设计与参数计算（四） .总原理图及元器件清单（五） .安装与调试（六） .性能测试与分析（七） .设计缺陷，遇到问题及解决方案（八） .设计心得（九） .参考文献（一） 设计任务及要求1 设计任务 A.设计一直流稳压电源，满足： 当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6V； B.学会用SM4558设计简单电路实现运算放大. C.熟悉各个仪器的使用，示波器，信号
2、发生器，双路电压源，万用表等.2 设计要求（1） 合理选择电路结构，掌握直流稳压电源基本设计方法、设计步骤，性能指标的测试，培养综合设计和调试能力；（2） 掌握78，79，等三端稳压器件及4558的基本功能使用方法。 （3）在同一电路板上实现其功能，并用实验一设计的电源为其供电。（4）了解单通道、双通道、四通道各个芯片的功能以及运用（5） 撰写设计报告。（二） 方案设计与论证1. 方案设计方案一：仅利用LM317和LM337设计一个正负可调的直流稳压电源，根据三端稳压器基本设计电路中电位器的调节实现电压输出范围。为后一部分提高电压，仅放大电路部分的SM4558的1、2、3的运算放大部分设计一个
3、4倍反相运算放大电路。方案二：利用LM317、LM337、7806、7906设计一个正负可调的直流稳压电源，将LM317、LM337的基本设计电路中的电位器替换为定值电阻，以达到三端稳压器输入输出差值23V,保证7806、7906的安全使用。并提高稳定的电压为后部电路，及将SM4558的两个独立运放电路都运用，123部分是一个反相运算放大电路，567部分是一个电压跟随器。2. 方案论证； A. 放大器部分方案一：仿真图形如图（一），由图知，该方案可以保证电压稳定输出，两个电位器的联合使用可以补偿LM317和LM337输出电压无-1.25V+1.25V的缺陷，但两个电位器的联合使用，同时调节会引
4、起调节不方便。 图（一）方案二：仿真图形如图（二），由图知，该方案综合了两类三端稳压器的使用，LM317,LM337的输出电压保证在8V-9V左右，可以保证7806，7906的输入输出差在2V-3V，同时该电路可以稳定输出6V,输出端可以通过一个电位器的调节实现-6V+6V稳定输出。图（二）以上两种方案中都运用了电位器的调节以实现输出电压的可调范围，但是方案一相对于方案二不好运用，若一个电位器有损则会影响整个电路的使用，综上我们选择方案二。3. 实现方案系统总体框图 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路
5、 _a.稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t b.整流与稳压过程图（三）（1）.电源变压器 由实验室提供输入220V的交流电压，变压后输出实际测量约为13V。电源变压器的效率为：其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。（2）整流和滤波电路 在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为： 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 流过每
6、只二极管的平均电流为 R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：（T = 20ms是50Hz交流电压的周期。）（3）稳压电路 由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。本实验使用的是三端稳压器。其按输出电压类型可分为固定式（7806、7906）和可调
7、式（LM317、LM337)，此外又可分为正电压输出(7806、LM317)和负电压输出(7906、LM337)两种类型。a.固定电压输出稳压器常见的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79（LM79）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。稳压器使用时，要求输入电压UI与输出电压Uo的电压差UI - Uo 2V。稳压器的静态电流Io = 8mA。当Uo = 5 18V时，UI的最大值UImax= 35V；当Uo=18 24V时，UI的最大
8、值UImax = 40V。它们的引脚功能及组成的典型稳压电路如图（四）所示。 固定式三端稳压器的引脚图及典型应用电路 1 CW78XX 3 CW78XX 2 CW79XX 1 2 3 UI C1 Co Uo 1 2 3 UI C1 1 Co Uo 2 CW79XX 3 Ui 地 Uo 地 Ui Uo(a) CW78系列的引脚图及应用电路 （b） CW79系列的引脚图及应用电路（其中：C1 = 0.33F,Co = 0.1F ，C1、 （其中：C1 = 2.2F，CO = 1F） Co采用漏电流小的钽电容）图（四）（说明：稳压器输入端的电容C1用来进一步消除纹波,此外，输出端的电容Co与C1起到
9、了频率补偿的作用，能防止自激振荡，从而使电路稳定工作。） b.可调式三端集成稳压器 可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317系列（LM317）三端稳压器；有输出负电压的CW337系列（LM337）三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.25 37V，最大输出电流Iomax =1.5A。输入电压与输出电压差的允许范围为：UI -Uo = 3 40V。三端可调式集成稳压器的引脚及其应用电路如图（五）。图（五）1，2脚之间为1.25V电压基准。R1的值为120 240，流经R1的泄放电流
10、为5 10mA。Rw为精密可调电位器。电容可以进一步消除纹波，电容C1与Co 还能起到相位补偿作用，以防止电路产生自激振荡。电容C2与Rw并联组成滤波电波 其中：C1= 2200F，C2 =220F，C3 =1F，电位器Rw两端的纹波电压通过电容C2 以减小输出电压中的纹波。LM337内置电路与LM317类似，只是其输入输出电压均为负电压。B.运放部分方案一：该方案是利用反相运算放大器的基本原理设计的4558的运算放大电路。图（六）反相比例放大电路 方案二：该方案比方案一多一个电压跟随器，可以增加其功能，即可以满足电压跟随器的优点，提高载负载能力。Vi=Vo图七比较两种方案，电压跟随器可以提高
11、负载能力，综上我们选择方案二。（三）.单元电路设计与参数计算A.稳压电源设计思路（1） 前置部分利用LM317（LM337）稳定输出电压，根据其内置特性将电位器改为特值电阻，以达到输出89V(-8-9V)的电压。仿真图如图（八）图（八）1、2处电压为整流后的电压16V、-16V,为使3、4处电压为输出电压分别设为9V、-9V，R1、R10均为120，计算得出RV3、RV4分别为2K。而实际电路中由于误差存在，(1+2)处交流电压约为26V,3、4处分别为约8.9V、8.6V，所以实际电路中 RV3、RV4分别为2.1K、2K。此处电压可以稳定输出即保证7806、7906正常使用。（2） 核心部
12、分7806（7906）是固定输出三端稳压器，仿真图如图（九）图(九)该图是7806、7906对称输出6V的基本电路，所以理论中A、B分别为6V、-6V。其后RV2是一精密电位器，调节范围为0-5K。对该电路而言，通过调节电位器，可以达到-6+6V的稳定输出电压，实际电路测得值为-6.00+6.015V，误差不是很大，满足实验要求。前置部分和核心部分共同组成一稳定电压源，输出电压-6+6V。B.运放器部分。 我们采用反向输入端读方法，从方向出入端输入一个一定大小的正弦信号，要想实现放大一定倍数则需要对电阻进行一定的选择，对于一个放大器Vo=-(R2/R1)Vi则要实现放大倍数Rf应该是R1的四倍，在电路中还要选取适合的平衡电阻，R3是Rf和R1并联结果，图（十）对于第二个电压跟随器而言两个电阻应该保持一样，这样就能实现电压跟随的功能，如图图（十）仿真原理图图（十一）（四） 总原理图及元器件清单（1） 总原理图仿真图形结果正弦仿真结果图（十二）图（十三）PCB版图设计图（十四）（2）器件清单元件名称
