南昌大学电子设计实验实验报告

实验报告

实验课程：电子线路设计与测试

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目录

实验一：直流稳压电源设计

实验二：信号发生器设计

实验三：音频功率放大电路设计实验四：温度控制电路设计

实验五：实物制作

实验一、直流稳压电源设计

一、设计任务

设计一直流稳压电源并进行仿真。

二、设计要求

基本性能指标：

(A1)输出直流电压＋5V，负载电流200mA。

(B1) +3V~ +9V，连续可调；(B2) I Omax=200mA；(B3) 稳压系数S r≤5×10-3；(B4) △U O≤5mV。

扩展性能指标：扩展直流稳压电源的输出电流使10mA≤I O≤1.5A。

三、设计方案

直流稳压电源设计框图和直流稳压电源基本电路分别如图1和图2所示：

图1 直流稳压电源框图

图2 直流稳压电源基本电路

主要原理是：

电源变压器将交流电网220V的电压降压为所需的交流电压，然后通过整流电路将交流电压变成单极性电压，再通过滤波电路加以滤除，得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

一般情况下，选用降压的电源变压器。

整流电路主要有半波整流电路、桥式整流电路和全波整流电路，一般情况下多用桥式整流电路，桥式整流输出脉动电压平均值为：

2

222

00

11

090

2

O o

U u t d t td t U

|()|sin.

ππ

ωωω

πππ

===≈

⎰⎰

通过每只二极管的平均电流为：

2

045

2

O

O

L L

U U

I

R R

.

=≈

每只二极管承受的最大反向电压为：

2

RM

U=

滤波电路亦可分为电容滤波、电感滤波、Π型滤波等多种滤波电路，而在小功率电源电路设计中多用电容滤波电路。当在接上滤波电容后，U O会明显增大，其大小与时间常数R L C有关，

通常情况下，R

L

C＝(3~5)T/2（T为电网电压周期）。

稳压电路有二极管稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压电路等，可根据具体要求选择合适的电路形式（具体原理可查阅相关资料）。

稳压电源的性能指标：

最大输出电流I Omax：电源的输出电压U O应不随负载电流I OL而变化，随着负载R L阻值的减少，I OL增大，U O减小，当U O的值下降5%时，此时流经负载的电流定义为I Omax（记下I Omax后迅速增大R L，以减小稳压电源的功耗）。

输出电压：指稳压电源的输出电压，也是稳压器的输出电压。当输入电压为额定值时，可直接用电压表测量。

纹波电压：指叠加在输出电压U O上的交流分量。可用示波器观测其峰-峰值或者有效值。

稳压系数：指在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即

O

I

O I

r T

O I

U U

S

U U

/|

∆∆

=

=

=常数

常数

输出电阻：稳压电路输入电压一定时，输出电压变化量△U O与输出电流变化量△I O之比，即

O

O

o I

U

R

∆

∆

=(U I为常数)

四、电路仿真与分析

电路图为

可调（3V——9V）的直流稳压电源3V

5V

9V

（1）根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。

因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器，可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为3V~9V，最大输出电流为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率

均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。输出电压表达式为：

式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压，此电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器，一般使用精密电位器，与其并联的电容器C 可进一步减小输出电压的纹波。

输出电压可调范围：3V～9V

输出负载电流：1.5A

能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。

电路中滤波电容承受的最高电压为，所以所选电容器的耐压应大于17V。

注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。文波电压也满足要求。

实验二、信号发生器设计

一、设计任务

设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。

二、设计要求

基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p=6V，正弦波U p-p>1V。

扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。

三、设计方案

信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。

图1 信号发生器组成框图