直流稳压电源及RC桥式正弦波振荡器的设计

直流稳压电源及RC桥式正弦波振荡器的设计

一、设计任务及要求

1、设计任务

直流稳压电源的内容及要求：

内容：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； 要求：(1)输出直流电压：Uo=+12，-12V (2)最大输出电流：Iomax=1A

(3)纹波电压〔输出电压变化量〕△VOP-P≤5mV

(4)计算稳压系数：Sr；测量变压器输出电压，滤波电压，输出电压，输出电流, 纹波电压，电源内阻。

RC桥式正弦波振荡器的内容及要求：

内容：设计一个RC桥式正弦波振荡器； 要求：(1)输出频率：f=10kHZ (2)输出电压：Vo=5v； 2、设计要求

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。 掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 合理选择集成稳压器；

完成全电路理论设计、绘制电路图； 撰写设计报告。

二、根本原理与分析

1、直流稳压电源的根本原理

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，根本框图如下。 各局部的作用：

电源变压器：

将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。 整流电路：

整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。 滤波电路：

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

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三端集成稳压器：

常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。三端固定输出集成稳压器，它有三个端子，输入端，输出端和公共端，其输出电压是固定的。它将稳压电路制成了集成稳压器件，具有体积小，外围电路简单，工作性能可靠，通用性强和使用方法简单等优点。本电路选用的是LM317K三端稳压器和LM337K三端稳压器，它们的输出电压分别为+12V和-12V电压。一般输入要比输出电压高3V—5V，以保证集成稳压器工作在线性区域，实现良好的稳压作用。但输入电压又不能太高，否那么集成三端稳压器上压降太大，发热严重。

2、RC桥式正弦波振荡器的原理 RC桥式振荡器的设计图

1.RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成正反响电路，决定振荡频率该电路的振荡频率

f0，R5、R6、Rp3形成负反响回路，决定起振的幅值条件

f0=

1式〔1〕 2RC起振幅值条件

Au=1+Rf/R6 >=3,Rf=R5+Rp3 式〔2〕 2.电路参数确定 〔1〕确定R、C值 根据设计所要求的振荡频率

f0，先确定RC之积，即

RC1 2f0Ri和输出电阻

为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻应使R满足以下关系式：

Ro的影响，

Ri>>R>>

Ro

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一般

Ri约为几百千欧以上，而Ro仅为几百欧以下，初步选定R之后，算出电容C的值，然

后再算出R取值能否满足振荡频率的要求 〔2〕确定Rf

R5=R6=14.7kΩ C5=C6=1nF R6=1.8kΩ 通常取Rf=2.1R2

三、设计过程

1、方案设计总思路

〔1〕电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

〔2〕降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大〔即脉动大〕。 〔3〕脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保存其直流成份。

〔4〕滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到根本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给振荡器。 2、各环节原理图 ⑴变压环节

⑵整流环节

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⑶滤波、稳压环节

3、选择器件

选电源变压器TS_POWER_10_TO_1 选桥式整流二极管

均选为1B4B42的二极管。 选滤波电容

选择2.2mF和10uF的电容。 选振荡器器件

选频电阻选14.7kΩ，选频电容选1nF，反响电阻选1.8kΩ，集成管选LM324AJ 4、总原理图

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四、仿真测试

1、RC振荡

〔1〕输出正弦波

〔2〕输出电压 5V 〔3〕输出频率 10kHZ

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2、直流稳压电源

〔1〕输入电压220V 50Hz 〔2〕输出电流

〔3〕纹波电压〔输出电压变化量〕△VOP-P= mv≤5mV

〔4〕计算稳压系数：Sr；Sr=〔ΔVo/Vo〕/(ΔVi/Vi) Sr=( 0.006/12.084)/( 20/220)=0.0055 测量变压器输出电压滤波电压

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1A

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电源内阻:当RL=6 Ω时，Vo=12.086v，Io=1.934A

r=ΔVo/ΔIo= 〔12.091-12.086〕/(1.007-1.934) = 5.93×10ˆ〔-4〕Ω 〔5〕整流滤波后的电压

〔6〕直流稳压电源输出波形

五．心得体会

经过这几天的努力，我完成了本次实验设计。在这次实验设计中收获是很多的。因为这次实验设计我们需要完成multsim电路仿真。首先先分开完成直流稳压电源和RC振荡电路，

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再将两个电路图连接起来。然而在设计电路图的时候我遇到了很多问题，比方：选什么变压器、什么桥式电流源还有元件参数的计算等等。但是通过查找资料和与同学的讨论以及对电路参数的不断更改终于把问题解决了，顺利完成了此次的课程设计，那一刻真是觉得这几天的辛苦都是值得的。更重要的是让我知道了无论做什么都要注意细节，有一些细节错误很难发现，所以一定要注意，如果忽略了这些细节，就会影响整个结果，还有就是理论与实践的结合的不易，我们需要更高的要求自己。我相信这次实验将会对我以后的学习有所帮助，我会珍惜以后这样的实验，从中锻炼自己，使自己不断得到提高。

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