《模拟电子设计性试验》
学 院:计算机与通信工程学院
专 业:通信工程
班 级:通信10-2
姓 名:程振华王海军武文超孟宪帅
学 号:100822229 10082230 10082215 100082216
1. 课程设计目的
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)结合所学的电子电路的理论知识完成直流稳压电源课程设计;
3)通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法;
4)掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法;
5)加强自主性学习、研究性学习,加强团队合作,提高创新意识
2.课程设计考核题目
2.1课程设计任务
用LM137设计一个输出1A的恒压源,输出电压为-3~-10V
2.2课程设计要求
1)画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形;画出变压器副边电流的波形。
2)输入工频220V交流电的情况下,确定变压器变比;
3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);
4)求滤波电路的输出最大电压;
5)求电路中固定电阻阻值、可调电阻调节范围。
2.3 设计思路
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,直流稳压电源包括变压器,整流,滤波,稳压电路,负载组成。其框图如下
3.设计电路图;
4.设计所需电子元件
220V交流电压源,变压器,二极管3N246,定值电阻,可调电阻,电容及三端可调式输出集成稳压器LM138,其中LM138的主要参数如下:
输出电压从-1.2V至-37V可调;
最大输出电流:1.5A;
基准电压:1.25V;
输入、输出电压差为3~40V.
5.设计步骤
1)确定稳压电路的最低输入直流电压UImin :
UImin≈(UOmax+(UI-UO)min)/0.9
式中:(UI-UO)min为稳压器的最小输入、输出电压差,而LM137的允许输入、输出电压差为3~40V,现取为3V;系数0.9是考虑电网电压可能波动±10%。
代入数据,计算得:
UImin≈(10+3)÷0.9=14.4V
这里取15V。
2)选择电源变压器:
确定电源变压器副边电压及电流:
U2 ≧ UImin/1.1, I2≧IImin
因为输出电流最大为1A,所以取I2为1.1A,U2 ≧ 15/1.1=13.6V。
输入的交流电压:U1=220v,所以变压器的变比为:
n=220/13.6=16.18, 1/n=0.062.
3)选择整流二极管:
利用单向导电二极管,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
整流二极管的平均电流:Id=1/2*I(omax)=0.5A
二极管承受的最大反向电压:Urm=1.414*U2=19.233V
所以根据算出的最大反向压降和导通电流可以选择二极管为3N246型
4)选择滤波电路:
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。
此次设计采用单向桥式整流滤波电容滤波。
题目要求是5倍工频半周期,所以C1=5*T*Imax/2UImin=3819UF
所以应选择3.9mF/14v的电解电容
5)设计稳压电路:
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。
本次试验使用的是三端可调式输出集成稳压器LM138.
设计要求为输出电压-3~-10V间可调,而输出电压又与稳压电路的R1与R2有关,UO=1.25*(1+R2/R1),取R2=120Ω,R所以R2min=168Ω,R2max=840Ω;
所以滑动变阻器R2=1KΩ的可调范围应选在17%~84%。
6.实验结果与误差分析
调节滑动变阻器R2为84%时,用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-10.035V;
调节滑动变阻器R2为17%时,用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-3.032V。
计算最大误差=(|-10.035-(-10)|/|-10|)×100%=0.35%。
误差分析:
⑴ 在计算变压器副边电压时,UImin取的是近似值比实际值大,导致变压器副边电压比理论值大,进而影响直流稳压电源的输出电压;
⑵ 由于直流稳压电源的最大输出电流是1A,所以稳压器的输入电流应大于1A,而在计算滤波电容时将其取为1A,导致滤波电容比实际值大,进而影响直流稳压电源的输出电压;
⑶在计算UO输出电压时,采用了近似运算UO=1.25*(1+R2/R1),而实际上UO=1.25*(1+R2/R1)+Iadj*R2
导致实际输出电压比理论值大。
7.仿真波形
图1,经过变压器后的波形
图2 滤波后的波形
图3 稳压后的波形
8.设计总结:
通过这次模电课程设计,我们将掌握了的有关模拟电子技术方面的知识应用在实践之中,虽然在设计过程中遇到了一些问题,但经过小组成员一次又一次的思考与讨论之后,最终解决了问题,这也暴露出了前期准备不充分,设计不全面的问题。
通过自己亲手设计制作,我们收获到了许多在课堂上学不到的知识与经验:
①做事应分清层次,有条理的进行。在此次设计试验中,要将直流电源的每一个部分依次完成,不要急功近利;
②实践是检验真理的唯一标准,无论课本上讲的内容如何,只有事实才是真正的真理;
③团队的力量大于个人,团队的默契程度可以将各种困难一一化解,不是一个人厉害就行,要以大局为重。
同时,在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
9.参考书目:
[1] 刘润华,任旭虎. 电子技术实验与课程设计[M].山东:中国石油大学出版社,20##年
[2] 刘润华 . 模拟电子技术基础[M].山东:中国石油大学出版社,20##年
1. 课程设计目的
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)结合所学的电子电路的理论知识完成直流稳压电源课程设计;
3)通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法;
4)掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法;
5)加强自主性学习、研究性学习,加强团队合作,提高创新意识
2.课程设计考核题目
2.1课程设计任务
用LM137设计一个输出1A的恒压源,输出电压为-3~-10V
2.2课程设计要求
1)画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形;画出变压器副边电流的波形。
2)输入工频220V交流电的情况下,确定变压器变比;
3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);
4)求滤波电路的输出最大电压;
5)求电路中固定电阻阻值、可调电阻调节范围。
2.3 设计思路
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,直流稳压电源包括变压器,整流,滤波,稳压电路,负载组成。其框图如下
3.设计电路图;
降压电路
通过变压器将电网照明电压降低到所需要的电压值,公式如下:
整流电路
整流电路是由整流管构成的电路。其原理是利用二极管的单向导电性将交流电变成脉动的直流电。在输入电压的正半周,其极性为上正下负,即>,二极管,导通,,截止,在负载端得到一个半波电压;负半周同理。
滤波电路
在直流稳压电源电路中一般采用电容滤波,其原理是利用充放电的时间不同,充电快,放电慢,使输出维持一定的电压。滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波,使输出电压趋于平滑。
稳压电路
对电路进行稳压,经过整流滤波后得到的波形并不稳定,原因是电压不稳定,负载变化,因此需要对电路进行必要的稳压。在117集成稳压器中,只需要合理设定,,通过改变他们的比值就可以输出所需要的电压。
4.设计所需电子元件
220V交流电压源,变压器,二极管3N246,定值电阻,可调电阻,电容及三端可调式输出集成稳压器LM138,其中LM138的主要参数如下:
输出电压从-1.2V至-37V可调;
最大输出电流:1.5A;
基准电压:1.25V;
输入、输出电压差为3~40V.
5.设计步骤
1)确定稳压电路的最低输入直流电压UImin :
UImin≈(UOmax+(UI-UO)min)/0.9
式中:(UI-UO)min为稳压器的最小输入、输出电压差,而LM137的允许输入、输出电压差为3~40V,现取为3V;系数0.9是考虑电网电压可能波动±10%。
代入数据,计算得:
UImin≈(10+3)÷0.9=14.4V
这里取15V。
2)选择电源变压器:
确定电源变压器副边电压及电流:
U2 ≧ UImin/1.1, I2≧IImin
因为输出电流最大为1A,所以取I2为1.1A,U2 ≧ 15/1.1=13.6V。
输入的交流电压:U1=220v,所以变压器的变比为:
n=220/13.6=16.18, 1/n=0.062.
3)选择整流二极管:
利用单向导电二极管,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
整流二极管的平均电流:Id=1/2*I(omax)=0.5A
二极管承受的最大反向电压:Urm=1.414*U2=19.233V
所以根据算出的最大反向压降和导通电流可以选择二极管为3N246型
4)选择滤波电路:
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。
此次设计采用单向桥式整流滤波电容滤波。
题目要求是5倍工频半周期,所以C1=5*T*Imax/2UImin=3819UF
所以应选择3.9mF/14v的电解电容
5)设计稳压电路:
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。
本次试验使用的是三端可调式输出集成稳压器LM138.
设计要求为输出电压-3~-10V间可调,而输出电压又与稳压电路的R1与R2有关,UO=1.25*(1+R2/R1),取R2=120Ω,R所以R2min=168Ω,R2max=840Ω;
所以滑动变阻器R2=1KΩ的可调范围应选在17%~84%。
6.实验结果与误差分析
调节滑动变阻器R2为84%时,用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-10.035V;
调节滑动变阻器R2为17%时,用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-3.032V。
计算最大误差=(|-10.035-(-10)|/|-10|)×100%=0.35%。
误差分析:
⑴ 在计算变压器副边电压时,UImin取的是近似值比实际值大,导致变压器副边电压比理论值大,进而影响直流稳压电源的输出电压;
⑵ 由于直流稳压电源的最大输出电流是1A,所以稳压器的输入电流应大于1A,而在计算滤波电容时将其取为1A,导致滤波电容比实际值大,进而影响直流稳压电源的输出电压;
⑶在计算UO输出电压时,采用了近似运算UO=1.25*(1+R2/R1),而实际上UO=1.25*(1+R2/R1)+Iadj*R2
导致实际输出电压比理论值大。
7.仿真
图1,经过变压器后的波形
图2 滤波后的波形
图3 稳压后的波形
8.设计总结:
通过这次模电课程设计,我们将掌握了的有关模拟电子技术方面的知识应用在实践之中,虽然在设计过程中遇到了一些问题,但经过小组成员一次又一次的思考与讨论之后,最终解决了问题,这也暴露出了前期准备不充分,设计不全面的问题。
通过自己亲手设计制作,我们收获到了许多在课堂上学不到的知识与经验:
①做事应分清层次,有条理的进行。在此次设计试验中,要将直流电源的每一个部分依次完成,不要急功近利;
②实践是检验真理的唯一标准,无论课本上讲的内容如何,只有事实才是真正的真理;
③团队的力量大于个人,团队的默契程度可以将各种困难一一化解,不是一个人厉害就行,要以大局为重。
同时,在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
9.参考书目:
[1] 刘润华,任旭虎. 电子技术实验与课程设计[M].山东:中国石油大学出版社,20##年
[2] 刘润华 . 模拟电子技术基础[M].山东:中国石油大学出版社,20##年
河南理工大学物理化学学院化学综合设计实验报告学院物理化学学院班级应化100120xx学年第2学期1河南理工大学物理化学学院2河南理…
电磁学设计性实验报告题目激光雕刻机学院物理学院指导教师陈艳伟姓名郭文杰学号20xx012799一实验题目激光雕刻机二实验原理1从基…
设计性实验报告也不一样有喜芳香的也有喜恶臭的2虫媒花多半能产蜜汁蜜腺或是分布在花的各个部位或是发展成特殊的器官花蜜经分泌后积聚在花…
黄河科技学院医学院设计性实验报告课程:题目:实验者:专业:班级:联系电话:指导老师:年月日一、题目二、目的意义:阐述实验的主要内容…
实验报告实验名称:RC文氏电桥振荡电路学院:航海学院专业:信息对抗技术班级:姓名:学号:同组成员:一、实验目的(1)学习RC正弦波…
实验四负反馈放大电路一.实验目的1.加深理解负反馈对放大电路各项性能参数的影响。2.掌握反馈放大器性能指标的测试方法。二实验仪器1…
在这个学期中,我们一共完成了从常用电子仪器的适用到串联稳压电源等九个实验课题。具体的实验情况在实验报告中已经很清楚的反映了。在此,…
本学期的模电实验一共有十个.1,常用电子仪器的使用.2,单级共射放大电路.3,共射-共集放大电路.4,负反馈放大电路.5,差分放大…
模拟电子技术课程设计报告系别机电科学与工程系专业班级小组成员学生姓名指导教师王枫陈秀宏20xx年12月31日河北科技师范学院欧美学…
黄河科技学院医学院设计性实验报告课程:题目:实验者:专业:班级:联系电话:指导老师:年月日一、题目二、目的意义:阐述实验的主要内容…