1、實 驗 報 告 課 程： 電子線路設(shè)計與測試 專業(yè)班級： 中興131 學(xué)生姓名： 張剛 學(xué) 號： 6103313022 2015年 4 月 日目 錄1、 直流穩(wěn)壓電源 .3-72、 信號發(fā)生器 .8-12三   音頻功率放大器 .13-16四 溫度控制器 .17-23五 實驗日志 .25-28 一. 直流穩(wěn)壓電源一、設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一直流穩(wěn)壓電源并進(jìn)行仿真。2、 設(shè)計要求基本性能指標(biāo)：(A1)輸出直流電壓5V，負(fù)載電流200mA。(B1) +3V +9V，連續(xù)可調(diào)；(B2) IOmax=200mA；(B3) 穩(wěn)壓系數(shù) Sr5×10-3；(B4) UO5mV。擴展性能

2、指標(biāo)：擴展直流穩(wěn)壓電源的輸出電流使10mAIO1.5A。3、 設(shè)計方案（框圖、單元電路、方案選擇、選取元器件與參數(shù)）直流穩(wěn)壓電源設(shè)計框圖和直流穩(wěn)壓電源基本電路分別如圖1和圖2所示：圖1 直流穩(wěn)壓電源框圖圖2 直流穩(wěn)壓電源基本電路主要原理是：電源變壓器將交流電網(wǎng)220V的電壓降壓為所需的交流電壓，然后通過整流電路將交流電壓變成單極性電壓，再通過濾波電路加以濾除，得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動（一般有±10%左右的波動）、負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。一般情況下，

3、選用降壓的電源變壓器。整流電路主要有半波整流電路、橋式整流電路和全波整流電路，一般情況下多用橋式整流電路，橋式整流輸出脈動電壓平均值為：通過每只二極管的平均電流為：每只二極管承受的最大反向電壓為：濾波電路亦可分為電容濾波、電感濾波、型濾波等多種濾波電路，而在小功率電源電路設(shè)計中多用電容濾波電路。當(dāng)在接上濾波電容后，UO會明顯增大，其大小與時間常數(shù)RLC有關(guān)，通常情況下，RLC(35)T/2（T為電網(wǎng)電壓周期）。穩(wěn)壓電路有二極管穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路等，可根據(jù)具體要求選擇合適的電路形式（具體原理可查閱相關(guān)資料）。穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)：最大輸出電流IOmax：電源的輸出電壓UO應(yīng)不隨

4、負(fù)載電流IOL而變化，隨著負(fù)載RL阻值的減少，IOL增大，UO減小，當(dāng)UO的值下降5%時，此時流經(jīng)負(fù)載的電流定義為IOmax（記下IOmax后迅速增大RL，以減小穩(wěn)壓電源的功耗）。輸出電壓：指穩(wěn)壓電源的輸出電壓，也是穩(wěn)壓器的輸出電壓。當(dāng)輸入電壓為額定值時，可直接用電壓表測量。紋波電壓：指疊加在輸出電壓UO上的交流分量。可用示波器觀測其峰-峰值或者有效值。穩(wěn)壓系數(shù)：指在負(fù)載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化，即輸出電阻：穩(wěn)壓電路輸入電壓一定時，輸出電壓變化量UO與輸出電流變化量IO之比，即(UI為常數(shù))4、 電路仿真與分析 （1） 原理說明：選用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的

5、穩(wěn)壓電 選用可調(diào)三端穩(wěn)壓器LM317，其特性參數(shù)Vo=(1.2V-37V),Iomax=1.5A,最大輸入、輸出電壓差（Vi-Vo)max=40V 符合本任務(wù)的基本的要求(2) 選電源變壓器 集成穩(wěn)壓電源的輸出電壓Vo即是此電路的輸出電壓，穩(wěn)壓器的最大允許電流ICM<Iommax,輸入電壓根據(jù)公式Vomax+(Vi-Vo)minVomin+(Vi-Vo)max,為此選取功率為20w的變壓器（3) 電阻RP1的選取 由式V0=（1+Rp1/R1）1.25,取R1=240，則RP1=336時輸出電壓為3v，RP1=1.49時輸出電壓為9v（4） 電路仿真圖總圖 輸出直流電壓5V，負(fù)載電流20

6、0mA。 紋波電壓：指疊加在輸出電壓UO上的交流分量。可用示波器觀測其峰-峰值或者有效值。2、 信號發(fā)生器1、 設(shè)計任務(wù)設(shè)計一信號發(fā)生器，能產(chǎn)生方波、三角波和正弦波并進(jìn)行仿真。2、 設(shè)計要求基本性能指標(biāo)：(1)頻率范圍100Hz1kHz；(2)輸出電壓：方波Up-p24V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p>1V。擴展性能指標(biāo)：頻率范圍分段設(shè)置10Hz100Hz, 100Hz1kHz，1kHz10kHz；波形特性 方波tr<30us（1kHz，最大輸出時），三角波r<2%，正弦波r<5%。3、 設(shè)計方案（框圖、單元電路、方案選擇、選取元器件與參數(shù)）信號發(fā)生器設(shè)計方案有

7、多種，圖1是先產(chǎn)生方波、三角波，再將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波的組成框圖。圖1 信號發(fā)生器組成框圖主要原理是：由遲滯比較器和積分器構(gòu)成方波三角波產(chǎn)生電路，三角波在經(jīng)過差分放大器變換為正弦波。方波三角波產(chǎn)生基本電路和差分放大器電路分別如圖2和圖4所示。圖2所示，是由滯回比較器和積分器首尾相接形成的正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，則比較器A1輸出的方波經(jīng)積分器A2積分可得到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動翻轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。其工作原理如圖3所示。圖2 方波和三角波產(chǎn)生電路圖3 比較器傳輸特性和波形利用差分放大器的特點和傳輸特性，可以將頻率較低的三角波變換為正弦波。其基本工作原理如圖5所示。為了使輸

8、出波形更接近正弦波，設(shè)計時需注意：差分放大器的傳輸特性曲線越對稱、線性區(qū)越窄越好；三角波的幅值Vm應(yīng)接近晶體管的截止電壓值。圖4 三角波正弦波變換電路圖5 三角波正弦波變換關(guān)系在圖4中，RP1調(diào)節(jié)三角波的幅度，RP2調(diào)整電路的對稱性，并聯(lián)電阻RE2用來減小差分放大器的線性區(qū)。C1、C2、C3為隔直電容，C4為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。波形發(fā)生器的性能指標(biāo)：輸出波形種類：基本波形為正弦波、方波和三角波。頻率范圍：輸出信號的頻率范圍一般分為若干波段，根據(jù)需要，可設(shè)置n個波段范圍。輸出電壓：一般指輸出波形的峰-峰值Up-p。波形特性：表征正弦波和三角波特性的參數(shù)是非線性失真系數(shù)r和r；

9、表征方波特性的參數(shù)是上升時間tr。4、 電路仿真與分析 總電路圖正弦波頻率（100HZ-1000HZ）輸出電壓：方波Up-p24V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p>1V。 上升沿與下降沿時間正弦波失真度（正弦波r<5%。）3、 音頻功率放大器一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一小功率音頻放大電路并進(jìn)行仿真。二、設(shè)計要求已知條件：電源V或V；輸入音頻電壓峰值為5mV；8/0.5W揚聲器；集成運算放大器（TL084）；三極管（9012、9013）；二極管（IN4148）；電阻、電容若干基本性能指標(biāo)：Po200mW（輸出信號基本不失真）；負(fù)載阻抗RL8；截止頻率fL300Hz，fH3400Hz擴展性

10、能指標(biāo)：Po1W（功率管自選）三、設(shè)計方案音頻功率放大電路基本組成框圖如下：音頻功放組成框圖由于話筒的輸出信號一般只有5mV左右，通過話音放大器不失真地放大聲音信號，其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗；濾波器用來濾除語音頻帶以外的干擾信號；功率放大器在輸出信號失真盡可能小的前提下，給負(fù)載RL（揚聲器）提供一定的輸出功率。應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，合理分配各級電路的增益，功率計算應(yīng)采用有效值。基于運放TL084構(gòu)建話音放大器與寬帶濾波器，頻率要求詳見基本性能指標(biāo)。功率放大器可采用使用最廣泛的OTL（Output Transformerless）功率放大電路和OCL（Output Capacitorless）

11、功率放大電路，兩者均采用甲乙類互補對稱電路，這種功放電路在具有較高效率的同時，又兼顧交越失真小，輸出波形好，在實際電路中得到了廣泛的應(yīng)用。對于負(fù)載來說，OTL電路和OCL電路都是射極跟隨器，且為雙向跟隨，它們利用射極跟隨器的優(yōu)點低輸出阻抗，提高了功放電路的帶負(fù)載能力，這也正是輸出級所必需的。由于射極跟隨器的電壓增益接近且小于1，所以，在OTL電路和OCL電路的輸入端必須設(shè)有推動級，且為甲類工作狀態(tài)，要求其能夠送出完整的輸出電壓；又因為射極跟隨器的電流增益很大，所以，它的功率增益也很大，這就同時要求推動級能夠送出一定的電流。推動級可以采用晶體管共射電路，也可以采用集成運算放大電路，請自行查閱相關(guān)

12、資料。在Multisim軟件仿真時，用峰值電壓為5mV的正弦波信號代替話筒輸出的語音信號；用性能相當(dāng)?shù)娜龢O管替代9012和9013；用8電阻替代揚聲器。由于三極管（9012、9013）最大功率為500mW，要特別注意工作中三極管的功耗，過大會燒毀三極管，最好不超過400mW。如制作實物，因揚聲器呈感性，易引起高頻自激，在揚聲器旁并入一容性網(wǎng)絡(luò)（幾十歐姆電阻串聯(lián)100nF電容）可使等效負(fù)載呈阻性，改善負(fù)載為揚聲器時的高頻特性。4、 電路仿真與分析總電路圖輸入振幅5mv，輸出信號基本不失真（其失真度），輸出負(fù)載功率（大于1w）整個電路的通頻帶BWfL=298.225HZ fH=3407HZ 中頻區(qū)

13、間四 溫度控制器一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一溫度控制電路并進(jìn)行仿真。二、設(shè)計要求基本功能：利用AD590作為測溫傳感器，TL為低溫報警門限溫度值，TH為高溫報警門限溫度值。當(dāng)T小于TL時，低溫警報LED亮并啟動加熱器；當(dāng)T大于TH時，高溫警報LED亮并啟動風(fēng)扇；當(dāng)T介于TL、TH之間時，LED全滅，加熱器與風(fēng)扇都不工作（假設(shè)TL20，TH30）。擴展功能：用LED數(shù)碼管顯示測量溫度值（十進(jìn)制或十六進(jìn)制均可）。三、設(shè)計方案AD590是美國ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成比例。在4V至30V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1

14、81;A/K。AD590適用于150以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無需支持電路的特點，使它成為許多溫度測量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。應(yīng)用AD590時，無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結(jié)補償。主要特性：流過器件的電流(A) 等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(K) 度數(shù)；AD590的測溫范圍為- 55+150；AD590的電源電壓范圍為430 V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件即使反接也不會被損壞；輸出電阻為710m；精度高，AD590在-55+-150范圍內(nèi)，非線性誤差僅為±0.3。基本使用方法如右圖。A

15、D590的輸出電流是以絕對溫度零度（-273）為基準(zhǔn)，每增加1，它會增加1A輸出電流，因此在室溫25時，其輸出電流Iout=（273+25）=298A。Vo的值為Io乘上10K，以室溫25而言，輸出值為10K×298A=2.98V 。測量Vo時，不可分出任何電流，否則測量值會不準(zhǔn)。 溫度控制電路設(shè)計框圖如下：溫度控制電路框圖由于Multisim中沒有AD590溫度傳感器，根據(jù)它的工作特性，可以采用恒流源來替代該傳感器，通過改變電流值模擬環(huán)境溫度變化。通過溫度校正電路得到實際攝氏溫度電壓值（可適當(dāng)放大到幾伏特，不超過5V），再送溫度判決電路判決，需根據(jù)報警溫度確定門限比較電壓值，電路均

16、可用運算放大器及電壓比較器來實現(xiàn)。可采用三極管和繼電器（RELAY）來控制驅(qū)動風(fēng)扇與加熱器，在仿真中用DC MOTOR代替風(fēng)扇、HEATER代替加熱器，并加上發(fā)光二極管來指示其是否工作。溫度顯示部分可采用ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)，將實際溫度電壓值通過ADC芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯信號再通過數(shù)碼管顯示。4、 電路仿真與分析電路圖此電路低溫報警范圍為（T293） 高溫報警范圍為（T303）293<T<303電路將不會報警T=293°F時，低溫報警T=294°F時，不會報警T=303°F時，不會報警T=304°F時，高溫報警（如下列各圖） 5、 面包板電

17、路調(diào)試按照原理圖，在面包板上連線，用元器件模擬電路更加真實可靠。在此過程中花了兩個晚上調(diào)試好面包板。但是一開始并沒有正常工作。我們采取的是先部分后整體的檢測方法，因為受面包板面積限制，還有就是接的線多了，容易出錯。 在此過程中 ，檢測到減法器的時候發(fā)現(xiàn)結(jié)果與仿真結(jié)果有誤差；還有在檢測繼電器時候發(fā)現(xiàn)實物與仿真上的型號不一樣，實物多出來一個引腳，最后問老師才知道了原因；還有出現(xiàn)過三極管燒壞，引線連錯，電阻混淆等等可以避免的小錯誤。大家一起分析電路找原因，排除錯誤，終于調(diào)試成功，電路符合要求正常工作 6、 制板、焊接與調(diào)試制版在制作電路板的過程中，也碰到了一些困難。在腐蝕板子之前我們就倒了三氯化鐵在干的盒子里，等了大約20多分鐘才開始加水腐蝕，我們足足花了40多分鐘，期間還加了水和三氯化鐵，板子都沒有腐蝕好。結(jié)果旁邊剛來的同學(xué)只用了2分鐘就腐蝕好了板子。經(jīng)過分析，不應(yīng)該早早的把三氯化鐵暴露在空氣中，讓它吸水變質(zhì)。最后還是完成了腐蝕。接下里是打孔，這很簡單，但卻不能馬虎。焊接焊接過程由我負(fù)責(zé)，過程比較順利，由于之前成功的做好過兩個收音機，因此焊接也比較熟練。7、 總結(jié) 這次溫控電路實物的制作讓我學(xué)到了很多東西，只有將課