模电设计性实验实验报告

《模拟电子设计性试验》

学    院:计算机与通信工程学院

    业:通信工程

    级:通信10-2   

    名:程振华王海军武文超孟宪帅

    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

 

第二篇:模电设计性实验实验报告

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

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