模拟电路教程之电源系统设计
模电课程设计直流稳压电源
目录绪论 (1)第一章设计要求与指标 (2)1.1 设计要求： (2)1.2 技术指标： (2)第二章理论分析 (3)2.1整体理论分析 (3)2.2单元电路分析 (3)第三章计算方法与过程 (7)3.1 计算方法 (7)3.2计算过程 (7)3.3元器件清单 (8)第四章具体制作步骤 (9)4.1利用Protel99进行辅助设计 (9)4.2实物的制作 (10)第五章测试方法和实验结果 (11)5.1测试方法和内容 (11)5.2基本检查 (11)5.3指标测试和测试结果。
(11)第六章数据分析和讨论 (13)6.1数据分析 (13)6.2结果讨论 (13)心得体会 (14)绪论在各种电子电路中，总离不开电源电路，而由于电路结构和元件特性，就需要用到直流电源供电，就像我们下个学期即将学到的单片机，其需要5V的直流电源。
如若采用干电池为其供电，则有供电功率低，持续供电能力差，成本高等缺点。
而交流电在产生、电能输送等方面具有独特的优点，发电站、各市电网中的电能传输都是以交流电的形式进行输送，如果我们对市电提供的电压进行降压整流等，把交流电转换成直流电，以获得我们所需要的电压。
电力系统供电电压的波动，或者负载阻抗和功率的变化，都会引起整流器输出电压随之改变。
在电子电路和自动控制装置中，通常都需要电压稳定的直流电源供电，使整流器输出电压尽可能少受流电进行滤波，稳压，以获得我们所需要的供电电源。
电源波动或负载变化影响而保持稳定，这就需要我们对整流后的电源进行稳压设计。
第一章设计要求与指标1.1 设计要求：（1）设计一个能输出正负12V的直流稳压电源；（2）拟定测试方案和设计步骤；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4）绘出原理图和印制板图；（5）在万能板上连接电路。
（6）测量直流稳压电源的内阻；（7）测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压；（8）撰写设计性报告。
1.2 技术指标：（1）电源输出电压为正负12V；（2）输入电压220V （3）最大输出电流为Iom=500mA；（4）纹波电压小于等于5mA；（5）稳压系数Sr小于等于5％.第二章理论分析2.1整体理论分析设计电路框图如图1所示:图2-1 电路框图在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。
模电课程设计直流稳压电源
直流稳压电源设计1. 引言直流稳压电源是一种用于提供恒定直流电压输出的电子设备，广泛应用于各个领域的电子设备中。
本文将详细介绍直流稳压电源的设计过程，包括理论基础、电路设计、实验步骤和结果分析等。
2. 理论基础2.1 直流稳压原理直流稳压电源的基本原理是通过负反馈控制技术，使得输出端的电压保持在一个稳定值。
在负载变化或输入电源波动时，通过调节控制信号，使得输出端的电压不受影响。
2.2 稳压管稳压管是直流稳压电源中常用的元件，它能够根据输入端的变化自动调整其导通状态以保持输出端的恒定电压。
常见的稳压管有Zener二极管和三端稳压器。
2.3 变压器变压器是直流稳压电源中用于降低或升高交流输入电源的元件。
通过变换输入端的交流电压，可以得到所需的直流输出电压。
3. 电路设计3.1 输入端设计输入端设计包括交流输入电源的接入和滤波。
将交流输入电源通过变压器降压至所需的电压等级。
使用滤波电路对输入信号进行滤波，去除交流成分，得到纯净的直流信号。
3.2 稳压管设计稳压管是直流稳压电源中最关键的元件之一。
根据所需的输出电压和额定电流，选择合适的稳压管进行设计。
在稳压管前后分别加上适当的限流电阻和维护电阻，以保证稳定工作。
3.3 输出端设计输出端设计主要包括负载调节和过载保护。
通过连接合适的负载电阻，并在输出端加上过载保护元件，可以实现对输出端电流和功率的控制和保护。
4. 实验步骤4.1 确定需求和参数首先需要明确直流稳压电源的需求和参数，包括输出电压、额定电流、负载范围等。
4.2 选取元件和计算参数根据需求确定所需的元件，并进行参数计算。
包括变压器的变比计算、稳压管的选择和限流电阻的计算等。
4.3 绘制电路图根据元件选取和参数计算结果，绘制直流稳压电源的电路图。
4.4 搭建实验电路按照电路图，搭建实验所需的电路，连接各个元件。
4.5 调试和测试对搭建好的实验电路进行调试和测试，包括输入端、稳压管和输出端的工作状态检查。
模拟电子线路课程设计.pptx
1、稳压电路要加有放大环节以改善稳定性。 2、输出电压在一定范围内连续可调。 3、要加有保护电路。
4. 技术指标
输入电压：220V/50Hz 输出直流电压：3—6V，6—9V，9—12V 可变输出电压
5. 内容摘要
1、直流稳压电源是一种将 220V 的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、稳压四个环节完成。
按题目要求进行设计（总体方案设计、具体设计单元电路、元件 参数选择、计算、电路仿真），写出设计报告，给出电路图及实验 结果。
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目录
一 寸 光 阴 不 可轻
1
一 寸 光 阴 不 可轻
模拟电子线路课程设计
一、设计内容
1. 设计题目
串联型直流稳压电源
2. 设计目的
1、学习电子系统设计的一般方法。 2、学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及三极管来设计直流稳压电源。 3、掌握稳压电源的主要性能参数。 4、掌握 Multisim 仿真软件的应用。 5、掌握常用元器件的识别与测试。 6、熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。
5、滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响 的稳定直流电压输出，供给负载 RL。
6、根据设计的电路图到实验室选择合适的元件进行试验。 7、报告中给出电路原理图以及元件选择，最后给出元件参数以及参考
文献。
二、电路原理图及原理图说明
2
一寸光阴不可轻
2.1 电路原理图
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成， 如图所示：
基准电压由稳压管 D2 提供，接在比较放大器的发射极。稳压管和电阻R4 组 成稳压电路。由于所加负载的不同，负载会电阻发生变化，并且电网电压也会有 上下波动，稳压电路可以保持输出电压的基本稳定。 5 .调整管
模拟电路子系统的设计
仪表放大器
滤波电路
2.4.2 D/A转换器
基本原理
电阻分压器和跟随器：
UO=A·Ui（0≤A≤1）
DAC和运算放大器：
UO=-Dn·Ui（0≤Dn≤1）
基本原理（续）
D/A内部构造框图
将n为二进制数字量转换成模拟量输出框图如下：
基准 电压源
N位二 进制数
数码寄 存器
N位模 拟开关
电阻译 码网络
应用
接口设计
D/A转换芯片旳选择原则：考虑芯片旳性能、 构造及应用特征。 在性能上必须满足D/A转换旳技术要求；在构 造和应用特征上应满足接口以便、外围电路简 朴、价格低廉等要求。
接口技术
1） D/A转换芯片旳性能指标 静态指标； 动态指标：建立时间、尖峰等 环境指标：增益温度参数
2） D/A转换芯片旳构造特征（原理） 数字输入：涉及接受数码制，数据格式以及逻辑电平等 数字输出：例，电流输出型、电压输出型等等 锁存特征及转换控制 参照源:参照源配制，输入数字码与模拟输出电压旳极性
状态只有“0”和“1”。数字信号能够根据需要再经 D/A变换成模拟电信号，再由电信号转换成物理量。
数字系统旳优点：抗干扰强、便于处理、可采用高 度集成旳数字器件，便于利用计算机技术等。 但不论模拟系统还是数字系统都要用模拟电子电路。
《电源系统的建模》课件
非线性电源系统
讨论非线性电源系统的特性 和优缺点。
切换电源系统
探讨切换电源系统在现代设 备中的应用。
电源系统建模的方法
1 线性化方法
介绍线性化方法用于电源系统建模的原理和 步骤。
2 非线性化方法
探讨非线性化方法在电源系统建模中的应用。
3 模糊建模方法
讨论模糊建模方法在电源系统建模中的优势 和限制。
结论和展望
总结电源系统建模的重要性，并展望电源系统建模在未来的发展趋势。
《电源系统的建模》PPT 课件
电源系统在现代设备中起着至关重要的作用。本课程将介绍电源系统的重要 性，以及建模的概念和方法。
电源系统的重要性
了解电源系统在现代设备中的作用，以及电源系统对设备性能的影响。
建模的作用
介绍建模的概念，并探讨建立电源系统的数学模型的好处。
常见的电源系统
线性电源系统
详细介绍线性电源系统及其 特点。
深入研究电源系统的工作原理和关键组 件。
确定电源系统的参数
测量和记录电源系统的关键参数。
建立数学模型
根据选定的建模方法，建立电源系统的 数学模型。
电源系统建模的案例分析
太阳站电源系统的数学模型。
风力发电机电源系统模型
利用神经网络建立风力发电机电源系统的数学模型。
4 神经网络建模方法
介绍神经网络建模方法在电源系统建模中的 应用案例。
电源系统建模的步骤
1
确定电源系统的输入和输出
2
分析电源系统的输入信号和预期输出信
号。
3
选择合适的建模方法
4
根据系统特性和建模目的选择适合的建
模方法。
5
验证和精度分析
6
电源系统的模拟分析与设计
电源系统的模拟分析与设计电源系统是电子设备中最为重要的模块之一，它为各个组件、部件和电路提供所需的电力，是整个电子设备的基础。
电源系统的分析和设计能直接影响电子设备的性能和稳定性，甚至可能成为电子产品成功与否的关键。
本文将介绍电源系统的模拟分析和设计的基本原理和实践方法。
一、电源系统的分析方法电源系统的分析方法主要包括理论计算和模拟仿真两种。
理论计算是根据电路理论和设计指南，对电源系统中各个组件和环节进行电路分析和电性能计算，用于确定每个组件的规格参数和设计要求。
模拟仿真是将电源系统中的各个元件和组件通过电路仿真软件模拟出来，进行电路分析和模拟，用于验证电路设计的有效性和性能正确性。
这两种分析方法都是电源系统设计中不可或缺的。
1. 理论计算电源系统的理论计算需要掌握基本的电力知识和电路理论，包括电压、电流、电阻、电感、电容、功率、电路等概念和公式。
对于电源系统的设计，还需要熟练掌握开关电源、线性电源、稳压电路、放大电路等基本电路的设计原理和计算方法。
在进行理论计算时，首先需要确定电源系统的输出电压、电流和功率等基本参数。
然后根据每个组件的性能参数计算出电阻、电容、电感等的数值。
接着根据电路拓扑和组件阻抗值，计算出每个元件的电压和电流，以及总的电路电压和电流。
最后，根据计算结果进行电源系统的元件选型和电路设计。
理论计算虽然重要，但仅仅依赖计算结果进行电源系统的设计并不能满足实际需求。
因此，需要通过实验和仿真进行验证和纠偏。
2. 模拟仿真电源系统的模拟仿真是利用仿真软件，通过电路模型的建立和电路分析的过程，对电源系统进行仿真和验证的过程。
一般来说，模拟仿真可以更有效地帮助我们了解电路行为、分析电路性能，快速定位故障点和调整电路参数，以及有效的验证电路设计的正确性和可行性。
在进行模拟仿真时，需要了解仿真软件的使用方法和仿真原理。
一般来说，仿真软件可以通过将电源系统中每个具有一定电阻、电容、电感特性的元件进行仿真，将情况模拟成一系列的电压、电流、功率波形和时间响应，进行电路行为模拟的过程。
模拟电路设计知识点汇总
模拟电路设计知识点汇总在电子工程领域中，模拟电路设计是非常重要的一部分。
它涉及到电路元件的选择、连接以及电信号的处理和放大等方面。
在这篇文章中，我将为大家汇总一些常见的模拟电路设计知识点，希望能对广大电子工程师和爱好者有所帮助。
一、基本电路元素和理论知识1. 电阻（Resistor）：电阻是电路中最基本的元件之一，用来限制电流的流动。
在模拟电路设计中，了解电阻的计算方法和特性非常重要。
2. 电容（Capacitor）：电容用于储存电荷，并且在电路中扮演着滤波、耦合等重要角色。
学习电容的参数计算和使用方式是模拟电路设计的基础。
3. 电感（Inductor）：电感是一种储存电能的元件，它可以用于滤波、隔离、电源管理等应用。
了解电感的特性和选取方法对于设计高性能的模拟电路至关重要。
4. 放大器（Amplifier）：放大器是模拟电路设计中常见的元件，用于增加信号的幅度。
了解放大器的种类、特性以及合适的应用场景有助于优化电路的性能。
5. 运算放大器（Operational Amplifier）：运算放大器是一种特殊的放大器，常用于信号处理和比较电路。
学习运算放大器的基本原理和应用可以提升模拟电路设计的灵活性和可靠性。
二、滤波电路设计1. 低通滤波器（Low-pass Filter）：低通滤波器是一种可以通过信号频率的选择性，使低频信号通过而滤除高频信号的电路。
了解不同类型的低通滤波器的特性和设计方法，对于信号处理和保持信号完整性非常重要。
2. 高通滤波器（High-pass Filter）：高通滤波器与低通滤波器相反，它可以滤除低频信号而保留高频信号。
在模拟电路设计中，高通滤波器的应用场景很多，需要了解其工作原理和设计方法。
3. 带通滤波器（Band-pass Filter）：带通滤波器可以选择某一范围内的频率信号通过，而滤除其他频率的信号。
学习带通滤波器的设计和优化可以提高模拟电路的性能和抗干扰能力。
模拟电路基础教程PPT完整全套教学课件全
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透彻掌握器 件特性
1
重视对电路 构成原理的
学习
2
理论与实践 的关系
3
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目前国内使用较多的电路设计仿真软件有PSPICE、Proteus和Multisim 等。就模拟电路仿真来说,Multisim 以其界面友好、功能强大、易于学习 的优点而受到高校电类专业师生和工程技术人员的青睐。Multisim13.0版 本已上市,但目前使用比较稳定、用户数较多的还是10.0版本。对于使用 者来说,只要有一台计算机和Multisim 软件,就相当于拥有了一间设备齐全 的电路实验室,可以调用元器件,搭建电路,利用虚拟仪器进行测量,对电路 进行仿真测试,可以实时修改各类电路参数,实时仿真,从而帮助使用者了解 各种电路变化对电路性能的影响,对电路的测量直观、智能,是进行电路分 析和设计的有效辅助工具。使用者在学习和解题的过程中,可以通过 Multisim 对电路中某个节点的电压波形、某条支路的电流波形、电路结构 变化产生的影响等方方面面问题快速仿真而得到答案。
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1.1.4 一般电子系统的构成 1.电子系统的分类
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模拟电子 系统
数字电子 系统
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2.电子系统的构成
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1.1.5 模拟电子技术的发展
在式(1-1-1)中,K 为常数,使u(t)和T(t)之间形成如图1-1-1所示的相 似形关系。如果K 不能保持为常数,则称模拟信号发生了失真。失真问 题是模拟电路中始终需要引起注意和克服的重要问题。
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二、开关电源设计 开关电源分二类：A、DC/DC B、AC/DC A、DC/DC 直流电源设计：非隔离式和隔离式 1、直流降压斩波电路（BUCK）：
Uout=D╳Uin=Uin╳Ton/T
2、直流升压斩波电路（BOOST） Uout=Uin╳ T / Toff
该系列有:TL750L08,750L10,750L12 B、TPS7350 5V/500mA 12.5元/每片
输出稳压值5V,最大输出电流500mA ,最大输入10V,精度2%。 I0=10mA， 5mV压差 I0=100mA， 50mV压差 I0=500mA， 270mV压差
C、MAXIM产品： MAX8556
78M系列，最大输入电压35V,输出电流500mA, 78L系列，最大输入电压32V,输出电流100mA, 78系列三端稳压器要求输入与输出间压差在3V以上。 否则输出电压不能稳定。
78系列为正极性稳压器与之对应的有负极性稳压器79 系列。
如：7905(-5V),7909（-9V）,7912(-12V),79L05(5V,100mA)等 78，79系列内部具有过流过温等保护功能，可靠性高， 价低，最致命的缺点，所需入、出压差大，即功耗大。
电源系统设计
电器和电子产品中常用的直流稳压电源有两种：
A、线性直流稳压电源 B、非线性直流稳压电源(开关电源) 稳压电源的主要技术指标: A、额定输出电压 B、最大输出电流 C、输出电压容差 D、输入电压范围 E、输出电压纹波 F、负载效应 G、源效应 H、输入功率因数PF I、输入电流谐波THD J、工作环境条件：如温度、湿度等
3、升降压和极性反转电路（CUK电路） Uo=--E╳ Ton/Toff
4、多功能DC/DC控制芯片:
三、程控电源设计
1. 设计任务 设计一个输出电压步进可调的数控电压源，并由数码管或
LCD显示其电压输出值。具体要求如下： p输入电压：10Ｖ p输出电压：1.5~5V p输出步进单位：0.02V p输出纹波电压：<５０mV p输出额定电流：1A p输出电压由数码管显示 p由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进增减 p具有输出过流保护功能，输出电流达1.5A时，切断输出回路
1.3高频变压器设计
A、计算最大和最小输入电压:
5)基稳压电源
A/D转换器，D/A转换器常需用高精度基准电压即要求基准参考 电压不仅稳定，温度系数也要求小，时漂也要求小。只有这样才能 保证有较高的电压采样精度。
常用电压基准片有：输入均4.5~30V左右 LM336B-2.5 2.5V, ±1%, 10mA , 温度系数:±20ppmv/℃ LM385B-2.5 2.5V, ± 1.5%, 10mA, 温度系数:± 20ppmv/℃ MC1403 2.5V, ±0.025V, 10mA ,± 10ppmv/℃ AD580 2.5V±0.4%, 10mA, ± 10ppmv/℃ 以上稳压电路的 输入电压范围：4.5V~30V
一、线性直流电源
1、常用稳压器件 1)稳压二极管
参数：a、稳压电压 b、额定功率 c、稳定电流范围
R1
UIN UOUT IZ IL
IZ取稳压管最大工作电流的中间值
常用的稳压管有：On semi公司（安森美），ST公司等的 IN5000系列： IN5333 3.3V 5W, IN5338 5.1V 5W IN5919B 5.6V 3W, IN5925 10V 3W
3）输出电压可调三端稳压器
常用三端可调稳压器有：LM317
VOUT VB 1.25 VB VOUT RW
R1 RW VOUT 1.25(1 RW )
R1
调节RW大小，即可方便的改变输出电压。 最大输入电压40V，最大输出电流1.5A，最大输出电压32V,
最小输出1.25V，电压调节范围：1.25V~32V/1.5A。
4）低压差稳压器
78、79系列稳压器价格低，但缺点入出间所需压差大，从而引 起功率耗大，电源效率低，尤其对电池供电产品非常不利。
常用低压差稳压器生产公司:TI公司、ONSEMI、MAXIM、 NATIONAL，如TI产品： A、750系列，TL750L05 2.55元/每片 输出稳压值5V,最大输出电流150mA ,最大输入26V,精度4%。 典型压差电压VIN-VOUT-=0.2V-0.6V , 最大压差0.6V
NXP公司：BZX84系列： BZX84B5V6 5.6 0.25W BZX84C15 15V,0.25W 常用功率有:1/4,1/2W,1W,2W,3W,5W
2）三端稳压器 78系列，最大输入电压35V，输出电流1A，输出电
压误差5% 常用型号: 7805，7806，7808，7809，7812，7815， 7818，7824（40V)
1.1 设计要求
已知条件：
输入电压 AC：85—256V 输出功率PO=15W
输出电压：7.5V
纹波电压: ±50mV
1.2 电路结构选择
考虑功率较小,可选择单端反激式,主要选择Advanced Power
Integration 公司集成控制芯片: TOP202
VDS=700V, DMAX=0.6 P=15W—30W, FS=100KHZ 主要参数和电路结构见手册
TL431是输出电压可调的基准电压源： IOUT=100~150mA, VREF=2.5V, 电压温漂±30ppm/℃,最大输入电压36V.
V0 (1 R1)Vref R2
上式中Vref=2.5V 红线输出:2.5V
高精度基准芯片：
6)负电源输出 对于用电池供电的产品如何减少电池数量，为整机线路的某些IC （如双电源供电的运放）提供一组负电源是电子产品设计经常会 碰到的一个小问题。 对于小电流产品可用ICL7660(max1044)解决。 ICL7660主要技术指标： 工作电压范围：1.5v~10v 转换效率:98% 正电源输入，负电源输出 最大输出电流: 50mA