直流稳压电源设计报告及放大电路设计报告.docx

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直流稳压电源设计报告及放大电路设计报告

直流稳压电源设计报告

第七组

成员：

田川111308123；

晋康康111308114；

武晓芳111308131；

时间：

2013.8.11

一、设计要求

设计±6V直流稳压电源（在同一块PCB板）以及正负输出电压可调稳压电路（输出电压调节范围为±1.2～±20V，输出电流1.5～3A）。

二、系统方案比较与选择

方案一

将220v交流电经整流滤波后送入7806、7906三端稳压器变为±6v的直流电源。

方案二

将220v交流电经整流滤波后送入lm317、lm337,利用电位器阻值调节改变其输出电压，经正负输出相互补偿得到-6v~6v的可变电压的电源。

方案三

将220v交流电经整流滤波后送入lm317、lm337，利用其adj端的电阻阻值设定，输出一电压，经7806、7906后变为稳定的±6v的直流电。

方案选择：

考虑到220v交流电经变压器变换电压后，空载输出电压约为13v~14v，整流滤波后空载可达到18v~20v，高于7806,7906的输入电压，故不选方案一。

由于没有电位器，故不选方案二。

由于要求可输出±6v的电压，故可用lm317、lm337通过调节电阻，先将电压变为在7806、7906输入电压范围内的电压值，所以选择方案三。

三、设计原理

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，基本框图如图所示：

u1u2u3uI

整流与稳压基本过程

各部分的作用：

1、电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui=12v。

2、整流电路：

整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压（在直流稳压电源中常采用桥式整流电路，这里我们采用整流桥）。

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。

桥式整流过程

桥式过程波形变化示意图

3、滤波电路：

经整流后的直流输出电压脉动性很大，不能直接使用，为减少其交流成分，常在整流电路后接滤波电路。

滤波电路的主要任务是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波滤除掉，使其输出平滑的直流电压，这里我们采用接入滤波电容来组成滤波电路。

　　　　　　　　　　　　　　　　　4、稳压电路作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化能使输出直流电压不受影响，从而维持稳定的输出，常用集成稳压器，小功率稳压电源中经常使用三端集成稳压器。

常用的三端集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。

常用集成稳压器有LM317系列，LM337系列，78XX系列，79XX系列。

四、器件选择及元件清单

1、电容的选择

滤波电容C1、C2选择尽量大的电容。

C7、C8用于减小LM317、LM337输出波纹，应选用较小电容。

C5，C6，C9，C11电容用于消除7806、7906三端稳压器的自激，故选择较小电容。

2、电阻的选择

根据lm317（lm337）的输入电压大约为18v~20v，由

Vo=Vref*（1+R1（R2）/R3（R4））,可计算得出芯片输出电压，根据所需输出电压约为15v-17v，考虑到R3（R4）范围为120Ω~240Ω之间，经计算电阻可得R3（R4）≈120Ω，R1（R2）≈800Ω。

3、元件清单

元件名称

元件大小

元件数量

元件名称

元件大小

元件数量

LM7806

6V

1个

极性电容

2200uf

2个

LM7906

6V

1个

220uf

4个

33uf

8个

电阻

10Ω

4个

LM317

1.2~20V

1个

100Ω

2个

LM337

-20~-1.2V

1个

300Ω

2个

1000Ω

4个

整流桥

6A

1个

导线

若干

五、实验结果

器件

预测值

实际值

LM7806

+6V

+6.10V

LM7906

-6V

-6.11V

LM317

15V

16.5V

LM337

-15V

-16.7V

六、误差分析：

1、元件本身存在误差。

如电阻存在5%~10%的误差，78XX、79XX输出存在-0.2~0.2的误差，等等。

2、焊接点及导线存在微小电阻。

3、万用表测量精度以及读数存在一定误差。

七、制作过程分析：

1、布线过程

本次设计采用的是万用电路板，需要焊接搭线的地方较多，为了避免由于线路过乱，我们根据原理图及线路简约原则，先在电路板上布置好各个器件的大体位置，地线以及其他线的位置，尽量不要交叉。

尽量不用跳线去连接板子各个管脚，以便制作完成后的测试与调整。

2、考虑到设计的简约性及输入输出的压差不能太大等方面的问题，在整流滤波输出级采用串联的方式，既节省了元件，又避免了压差过大对电路造成的损坏。

3、焊接过程

团队合作，分工明显。

首先把设计原理图分析透彻，根据原理图将实验器件合理放置在实验电路板上，按照器件由小到大，由低到高的顺序一次焊接。

由于器件较多，焊接点比较紧密，焊接过程中，必须时刻集中注意力，注意焊接方法，对焊点形状、大小的控制。

布线应注意整体布局，导线的走向要尽量一致，为后序检查电路提供方便。

4、测试过程

在测试前应多人检查电路，看看焊接的板子是否有短路情况。

测试的时候注意电源的接法，防止出现短路的情况。

先用万用表在各个节点进行检测，检查是否有虚焊等问题。

如果在测试过程中出现芯片发热或者有烧焦的闻道应立即拔下变压器的电源，防止发生爆炸的危险情况。

测试仪器选用万用表，测试时测量各个节点电压是否与计算值相仿。

八、设计不足及改进的方向

1、无法实现输出电压可调，若条件允许，可将R3、R4换为电位器，然后自C9、C11前引出可调输出端口，实现输出电压可调及恒定±6V同时输出。

2、位于LM317、LM337adj端口的电容C7、C8用于减小三端稳压器的R3、R4的波纹电压，由于在电路中接了电容，此时一旦输入端或输出端发生短路，电容中存储的电荷会通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器。

为了防止在这种情况下电容的放电电流通过稳压器，在R1、R2两端并接一只二极管。

3、W317集成稳压器在没有容性负载的情况下可以稳定的工作。

但当输出端有500~5000pF的容性负载时，就容易发生自激。

为了抑制自激，在输出端接一只电容。

该电容还可以改善电源的瞬态响应。

但是接上该电容以后，集成稳压器的输入的一旦发生短路，电容将对稳压器的输出端放电，其放电电流可能损坏稳压器，故可在稳压器的输入和输出端之间，接一只保护二极管。

附录一：

7806、7906芯片简介

功能如表

（1）:

7806

7906

输出电压

+15V、+9V、+5V

-15V、-9V、-5V

输出最大电流

1.5A

1.5A

附录二：

LM317、LM337主要性能及管脚介绍

主要性能：

输出电压从﹣1.2v至﹣3.7v可调；

最大输出电流1.5A（-55°C至+150°C）；

电压调整率（0.01%）/V；

负载调整率0.3%；

热调整率为（0.002%）/W;

温度系数50*10-6/℃；

77dB波纹抑制；

输出短路保护；

限流温度无关；

内部热过载保护；

100%电老化；

封装及功率容量

器件

封装

额定功率/W

输出电流/A

LM317/337

TO-3（K）

20

1.5

TO-39（H）

2

0.5

LM337

TO-202（T）

15

1.5

LM337

TO-202（P）

7.5

0.5

管脚介绍如下图

功能如表

（2）:

LM317

LM337

管脚及功能

（1）地

（1）地

（2）输出

（2）输入

（3）输入

（3）输出

输出电压

1.2V~20V

-20V~-1.2V

输出最大电流

1.5A~3A

1.5A~3A

附录三：

各部分原理图

LM317（LM337）系列电路图

7806（7906）系列电路图

实物图片

实验原理图

放大电路设计报告

第七组

成员：

田川111308123；

晋康康111308114；

武晓芳111308131；

时间：

2013.8.11

一、设计要求

利用SM4558集成运算放大器设计10倍放大功能的放大电路。

二、电路设计

（1）设计原理

为保证输入输出电压相位相同，本次设计采用同相比例放大电路。

同相输入放大电路原理图如图所示，信号电压通过电阻RS加到运放的同相输入端，输出电压vo通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。

根据虚短、虚断的概念有VN=VP=VS，i1=if

于是求得根据虚短、虚断的概念有VN=VP=VS，i1=if；

于是求得 　

　所以该电路实现同相比例运算。

（2）参数计算：

由于VO=（1+Rf/R1）*VS

故可计算得Rf/R1=9。

考虑到若电阻阻值大，系统会较稳定，所以选择较大阻值的电阻，这里选用Rf=900k，R1=100k，Rs=100k；

（3）元件清单

元件名称

元件大小

原件数量

SM4558及插座

SM4558

1个

电阻

500kΩ

1个

300kΩ

1个

100kΩ

3个

（4）原理图

二、仿真、焊接与测试

1、通过软件进行仿真测试得到如下结果

2、元件的焊接与实物调试

1、将电路元件按图纸焊接到万能电路板上，然后进行接线；检查焊接电路，焊接点。

2、将所用实验仪器正负电源，信号发生器、示波器分别与实物相连接，检查接线是否有误。

3、打开电源观察显示波形，将输入波形与输出波形作比较，然后再与仿真波形比较。

4、对比较结果进行分析。

三、结果及分析

1、所得实验波形

2、误差分析

理论与实际存在误差，主要误差来自电阻阻值的误差，以及运算放大器本身不可能为理想放大器件。

附录一：

SM4558运算放大器主要性能及其管脚介绍

1、主要性能

SM4558内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。

适用于双电源工作模式，也适用于电源电压范围很宽的单电源使用。

可以用作有源滤波器、补偿放大器、音频前置放大器、均衡放大器以及在电子仪器、仪表中用做各种线性放大器。

2、特点

无需外接频率补偿回路，内置频率补偿；

直流电压增益高（约100dB）；

低输入偏置电流；

低输入失调电压和失调电流；

共模输入电压范围宽，等于电源电压范围；

单位增益带宽宽；

通道分离度好，容易散热；

电源供给有±18v和±20v两种选择。

内部管脚：