电子电工直流整流稳压电源与信号源设计性实验

设计题目：电子电工设计性实验

院部：长江学院机电学院

班级： 1232601

专业：机械电子工程

姓名： * * *

学号： 201230260102

指导教师：夏老师

2015年01月15日

前言

本实验是电子电工综合性实验设计，我们要充分理解并掌握了直流稳压电源设计的过程方法，特别是在实验过程中我们相互帮助学习，提高了自我学习的能力，也提高的团队协作的能力，在试验中，我们自己学会去解决问题，发现问题，相信对以后的学习会有很大帮助。另外，通过本实验，我们学会了直流电压源的设计方法。

一实验目的：

1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源

2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法

3.熟悉集成稳压电源芯片的特点，能合理选择使用；

4.熟悉掌握信号发生器的使用方法；

4.提高电路布局，焊接装配技能，训练识图能力；

6．掌握IN555的工作原理；

二实验器件与工具

二极管IN4007 4个电线电容 100uf/ 25v1个1uf/50v 1个7805 1个电阻1k 2个 56k 1个470k 1个发光二极管 2个万能板 1个555芯片座 1个电焊铁1个剪刀1把镊子1个焊条1根

三实验工作原理图

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图1。

图1 四实验电路图

本次实验的电路图见图2

图2

五实验原理

（1）直流稳压电源：

直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。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。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压等于+12V。

1 设计任务和设计指标：

设计一个直流稳压电源，要求：

a 输入电压为交流220V，输出直流电压：Uo=+12V

b 最大输出电流：Iomax=500mA

c 纹波电压（输出电压变化量）△VOP-P≤5mV

d 稳压系数：Sr≤5%

其中：

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。

（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

2各单元电路的设计和文件参数的计算：

1.变压电路：用一个交流变压器将220V的交流电变为19-20V的交流电。

2.整流电路：用四个1N4001二极管组成桥式整流电路，将小电压交流电进行全波整流变为直流。

3.滤波电路：用两个2200uF的电解电容和一个0.1uF的电容并联进行滤波。

4.稳压电路：采用LM317三端集成稳压器稳定输出电压。

3 安装和调试过程中出现的各种问题、分析和解决办法：

在真实实验过程中，电解电容发生了击穿现象。

（1）现象出现原因分析：其整流电路部分的保护部分欠缺，

（2）解决方案：最后选取了备选方案二，使用三个三端整流电流，并在每个电路两端加上一个二极管进行保护作用。实验后未再出现击穿烧毁现象。辅助二极管元件起到了作用

a 变压器没有符合要求的型号。原因是变压器原边和副边线圈匝数比不合适，修改线圈电感系数的比值就可以达到要求的变压系数。

b 在进行实验电路焊接的时候可能会导致电路连接出错，脱焊和假焊，出现这种情况应该及时处理和分析电路。

（2）信号发生器及芯片简介

信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛

的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。结构

1、内部带有扫频输出功能（全频段扫频时间小于5秒）是指低频信号发生器具有从低频开始到高频（或反之）自动变化的功能即完成100Hz——20KHZ中间所有频率的低到高或高到低的变化过程，而这一次过程的时间为5秒。

双晶振的方波发生器原理结构

2、带有外部扫频控制输入接口（控制信号为电压0-5V，控制电流小于1mA）是指低频信号发生器所输出的频率可以由外部进行控制（有外部控制接口），外部控制频率变化的电压是0-5V，控制电流小于1mA。当外部控制电压在0-5V变化时，低频信号发生器可以输出可以在100HZ到20KHZ之间变化。主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

NE555芯片的工作原理

555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。

555定时器原理图及引线排列如图9、1所示。其功能见表9、1。定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC 和1/3VCC。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；正常工作时4接为高电平。

5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，当5

脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。如果不在5脚外加电压通常接0.01μF电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定

色环电阻的识别

色环电阻的识别方法不是随便规定的，这个方法是科学的、严谨的，非常值得一学。同学们今后会知道，它实际上是数学方法的演绎和变通；它和10的整数幂、乘方的指数具有密切的逻辑关系；它是国际上通用的科学计数法的“色彩化”。因此，同学们今后深入学习下去，你一定会体会到，这个方法既是十分美妙，又是十分巧妙！

颜色和数字的对应关系：首先我们向你介绍颜色和阿拉伯数字之间的对应关系，这种规定是国际上公认的识别方法。

“四色环”读数规则

所谓“四色环电阻”就是指用四条色环表示阻值的电阻。从左向右数，

第一，二环表示两位有效数字，第三环表示数字后面添加“0”的个数。所谓“从左向右”，我们是指把电阻象图中所画的样子放置——四条色环中，有三条相互之间的距离得比较近，而第四环距离稍微大一点。

第一色环是十位数，第二色环是个位数，第三色环是应乘颜色次幂颜色次，第四色环是误差率。

例子：棕红红金

其阻值为12×102=1.2K 误差为±5%

误差表示电阻数值，在标准值1200上下波动（5%×1200）都表示此电阻是可以接受的，即在1140-1260之间都是好的电阻。

六试验成品图

六总结和体会：

在实验过程中我们也获得了很多的经验教训。通过本次不仅对我们知识水平有很大帮助，更重要的是提高了我们自我学习的能力和团队协作的能力。我们这次的实验是设计一个实用的直流稳压电源，电源采用LM317集成稳压器，用220V交流输入。通过变压、整流、滤波和稳压四步，将输出电压稳定在+12V左右，方便实用。优点：具有输出纹波小，输出电压稳定，电流小等特点。电路中多处设计有保护二极管和电阻，可以在非正常情况下保护电路的安全。缺点：输出电流不稳定，可以根据需要再加上一部分稳流模块，稳定输出电流，会有更广阔的应用前景。

通过本次设计，让我对于模拟电路的设计有了更深的了解，更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标，也让我认识到在此次设计电路中所存在的问题；在线路焊接上，此次焊接与以前焊接差别很大。需要自己布线。我一一将元件焊接好后选择布线，总是把线弄得很长很不美观，只好拆掉重新焊接后来在换了一批较细和纯度较高的焊锡后，在接下来的走线过程能比较容易达到要求。但是由于自己技术问题焊接很不美观，会拖焊，虚焊，焊接点很大。需要自己妥善处理。此次电源设计，让我们亲身体验了如何用空白的电路板，进行自己所需的电路设计。虽然过程十分艰辛，但是经过老师的指导和伙伴的努力，终于完成了，同时对我们模拟电子技术这门课的学习有更好的帮助。