可编程直流电源说明书

目录

1.选题背景 (2)

1.1 指导思想 (2)

1.2 技术要求 (2)

2.方案论正 (2)

3.过程论述 (3)

3.1 总体方框图 (3)

3.2 单元电路设计 (3)

3.2.1 按键电路部分 (3)

3.2.2计数、译码电路部分 (4)

3.2.3 稳压输出电路部分 (6)

4. 结果分析 (8)

5.设计结论 (9)

6.体会及改进 (9)

6.1设计体会 (9)

6.2改进意见 (10)

参考文献 (11)

1. 选题背景

随着各种电子设备的不断发展，使得其对直流供电电源的可调性要求越来越高，对于一个电子设备来说常常用单一的直流电源无法达到供电要求，往往需要不同的直流输出电源来供电，不同的电子设备需要的直流输出也不同，这就需要一种可以线性输出的可调直流电源来实现，可编程直流电源的输出电压可调，从而满足设备对可调直流电源的要求。

1.1 指导思想

可编程直流电源由电压增（+）和电压减（-）两个键控制电压的输出，按（+）时电压步进增加，按（-）电压步进减小。通过加减计数器74HC193/192实现按键的加减计数，加减输出信号加至后面的驱动电路以输出相应的电压值。

1.2 技术要求

（1）输出电压5V～12V，步进1V；

（2）输出电压误差不大于0.1V；

（3）输出电流最大不超过1A；

2. 方案论正

方案一：

电路由开关、加减计数器74HC193、D/A转换器、3-8线译码器74HC138、74HC04预算放大器LM741、电阻等组成。用电压增（+）和电压减（-）两个键控制加减计数器74HC193计数，将计数器输出的计数信号经译码器译码后接至D/A转换器，再经LM741放大输出，即得到所需要的电压值。

特点：该方案中采用了D/A转换器和运算放大器使得其精度和速度都较高。

方案二：

电路由开关、加减计数器74HC193、74HC138、74HC04、三端稳压管LM317、三极管、电阻等组成。通过加、减控制键控制74HC193的计数，将计数信号经过译码和反向加至驱动输出电路。在LM317的公共端和输出端加上8个NPN型三极管9013及相应的电阻，将译码反向后的电压加在9013的基极使其导通，LM317输出端与地之间的电压即为所需电压。

特点：该方案电路结构简单，成本较低。

综合比较以上两种方案:方案一虽然精度和速度较高，但其D/A转换器、预算放大器LM741各需要一组正负电源供电，加上其他芯片供电电压源，所需电源

较多而且总体成本较高；方案二电路供电只需+5V 和+15V 两个电源，结构简单、成本较低，在精度方面可以通过电阻的调节来满足设计要求。综上所述选择方案二来实现本次设计。

3. 过程论述

3.1 总体方框图

图1.工作原理框图

3.2 单元电路设计 3.2.1 按键电路部分

可编程直流电源电压加（+）和电压减（-）按键使用点触开关，其利用了机械触点的合、断作用，在按下和松开时都会产生抖动，抖动会对后面的计数电路产生影响导致误计数，所以必需进行消抖。一般按键抖动时间为5～10ms ，消抖分为软件消抖和硬件消抖，硬件消抖可以由滤波消抖电路、双稳态消抖电路、单稳态消抖电路等来实现，本次使用单稳态消抖电路，电路结构如图2.、

图2.按键消抖电路

图2.使用555组成的单稳态消抖电路，开关不动作时555的2脚输入的是高电

平，输出Uo1和Uo2均为低电平，当开关按下时输入为低电平，输出跳变为高电平，其暂态持续时间Tw值大小为：

Tw＝1.1*RC＝1.1*10*10^3*4.7*10^(-6)＝51.7ms

Tw>10ms

所以该稳态电路可以实现按键的消抖。如图3.所示

图3.消抖

3.2.2计数、译码电路部分

计数、译码电路采用加减计数器74HC193和3-8线译码器74HC138。74HC193是16进制的加减计数器，具有异步清零和异步置数功能，其功能表如表1.所示。74HC138为3-8线译码器，功能表如表2.所示。由于74HC138译码输出为低电平有效，要驱动后面的NPN三极管则需要将低电平转换为高电平，所以用到非门74HC04进行反向。

MR PL’UP DN 工作模式

1X X X清除

00X X预置

0111保持

01↑1加计数

011↑减计数

表1. 74HC193功能表

表2. 74HC138功能表

计数、译码电路结构如图4.所示。

图4.计数、译码电路

由74HC193功能表可知，加计数时4脚DN需为高电平，减计数时5脚UP需为高电平，所以对开关电路输出进行反向使其平常输出为高电平，74HC193为上升沿触发，当开关按下后松开时产生上升沿进行触发。要求输出电压为5V～12V即用

8进制计数，本次用清零法实现8进制计数，其状态转换图如图5.所示。

图5. 八进制计数状态转换图

3.2.3 稳压输出电路部分

稳压输出电路部分由三端稳压管LM317、NPN 三极管9013、电阻组成。LM317将+15V 电源供给的电压稳压成1.25V 输出，在LM317公共端与输出端接上三极管9013和电阻，电路结构如图6.所示

VI

2

VO

3

A D J

1

U3

LM317K R3

10.05K

Q1

NPN

Q2

NPN

Q3

NPN

Q4

NPN

Q5

NPN

Q6

NPN

Q7

NPN

Q8

NPN

R4

250

R5

10K

R6

10K

R8

10K

R9

10K

R10

10K

R12

10K

R13

10K

R7

10K

+15v

R11

785

R14

1020

R15

1270

R16

1530

R17

1800

R18

2080

R19

2370

R20

2690

+88.8

Volts

Q1b Q2b Q3b Q4b Q5b Q6b Q7b Q8b

图6. 稳压输出电路

当计数、译码电路输出Q1b ～Q8b 中任何一路电压为高电平则其所对应三极管导