电子系统设计与仿真设计.docx
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湘 潭 大 学
电子系统设计与仿真课程设计报告
学 院 信息工程学院
专业班级 电子信息工程三班
学 号 2015550716
学生姓名 彭有为
指导教师 苏永新
完成日期 2018年4月22日
目录
一、设计目的 3
二、设计要求 3
三、方案设计与论证 3
（1）方案一：
LM317+电路计数+模拟电路 3
（2）方案二：
LM317+单片机计数+模拟电路 4
（3）方案三：
稳压电路+数字电路计数+D/A转换 4
四、设计原理及电路图 4
（1）整流滤波电路 4
（2）辅助电源 5
（3）数字控制部分 5
（4）电压调节模块 5
（5）整体设计电路 6
五、测试与分析 7
（1）输出电压 7
（2）纹波与输出电流 9
（3）稳压系数 9
（4）直流电源内阻 10
六、结论与心得 11
七、参考文献 11
一、设计目的
1．掌握电子系统设计的基本原理和方法，应用方案比较、方案论证、测试方案论证、测试仪器选择、数据分析、系统总结等方法进行系统整体方案设计；2．具有设计、仿真单元电路和整体系统的能力；
3.具有运用相关电子设计工具软件（如Multisim）的应用能力，能使用相应软件进行实例设计；
4.具有综合分析测试数据的能力。
二、设计要求
主要任务：
基于Multisim的AC-DC数字稳压电源设计与仿真，技术指标要求如下：
设计并制作有一定输出电压调节范围的数控直流稳压电源。
基本要求如下
1.输入220V，50Hz交流电，输出直流电压调节范围2~9V；
2.输出直流电压能步进调节，步进值为1V，由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增、减；
3.纹波小于10mV，输出电流不低于500mA；
4.稳压系数（输出电压变化量与输入电压变化量之比）小于0.2；
5.直流电源内阻小于5欧姆；
6.由一个8段数码管显示当前设置的电压值。
7.设计能支撑上述系统工作的辅助电源（即，1-6描述的是数字稳压电源，但为了让这个数字稳压电源工作，一般要外接工作电源，该部分就是设计该工作电源）。
三、方案设计与论证
（1）方案一：
LM317+电路计数+模拟电路
论证：
使用的器件量较小，但对器件的依赖性较大、调试较困难、与计算机配合不如数字技术方便。
（2）方案二：
LM317+单片机计数+模拟电路
论证：
单片机的可编程性强，但需要的器件太多，不易调试。
（3）方案三：
稳压电路+数字电路计数+D/A转换
论证：
对器件的依赖性较小、调试较容易、与计算机配合方便、具有可编程功能。
最终选用此方案。
四、设计原理及电路图
（1）整流滤波电路
设计思路：
整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。
按照电路结构可分为零式电路和桥式电路；桥式电路是基于零式电路的，实际上是由两个半波电路串联而成，它不仅克服了零式电路只利用了电源的半个周期、整流电压的脉动大的不足而且已有性能好、使用方便的集成整流桥块；基于此次设计要求，选择单相桥式整流电路（集成整流桥块）。
仿真电路图：
（2）辅助电源
设计思路：
根据变压器型号和整流滤波电路的输出以及电路内部芯片所需电压，将两级安全降压至5V。
仿真电路图：
（3）数字控制部分
设计思路：
通过“+”“—”按键开关产生上升沿或者下降沿信号使得可逆计数器计数，运用加法器实现数码管显示始终从2开始而非从0开始，这样很简单的满足电压输出为2V开始的要求；
仿真电路图：
（4）电压调节模块
设计思路：
基于数字译码技术和电阻网络的电压调节，灵活性极强、成本很低，适合初学者做相关实验和设计。
仿真电路图：
（5）整体设计电路
五、测试与分析
（1）输出电压
Uo=2V
Uo=3V
Uo=4V
Uo=6V
Uo=9V
（2）纹波与输出电流
由输出电压测试可知，纹波均小于10mV。
输出电流测试如下：
可见输出电流不小于500mA，符合设计要求
（3）稳压系数
Ui=220V,Uo=5.040V
Ui=260V,Uo=5.044V
稳压系数=ΔUo/Δui=0.004/40=0.0001，符合设计要求
（4）直流电源内阻
Uo=2.035V时I=0.508A，因此R=Uo/I=4.006Ω，符合设计要求。
六、结论与心得
此次课程设计实现了数字电路实现双闭环控制的直流升压式稳压电源的系统。
从电路设计的过程中可以看出，开关电源的控制模块的选取对整个系统有着十分重要的影响。
与传统的利用模拟电路控制相比，使用数字式集成芯片可以使电路控制更为方便、易于操作，可以从根本上提高系统的性能指标，尤其是使控制电路的元器件数量明显减少，缩小了控制板体积，提高了系统的抗干扰能力。
通过这次课程设计让我对电力电子技术这门课有了更为深入的了解，还熟练掌握了运用multisim软件对一些基本的电路进行仿真实验，很好的将理论与实践结合了起来。
尤其是对升压变换电路，通过控制全控型开关如MOSFET管的触发脉冲来实现管子的通断，从而改变输出电压的大小，并了解PWM控制电路的原理及其常用的集成芯片。
本次设计的升压式开关电源系统基本上已经达到了设计的要求，但还存在一些不足之处，如输出结果可能和理论值有所偏差，但不影响输出电路的总体特性。
相信开关电源在未来的用处十分之广，为我们周围的生活提供了许多方便。
因此，我们将来应该进一步对开关电源进行研究开发。
七、参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社，2014-10.
[2]康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].高等教育出版社，1998-08.
[3]杨恢先.单片机原理及应用[M].湘潭大学出版社，2013-01.
报告评阅标准
序号
评阅内容
优秀
良好
中等
及格
不及格
1
报告格式是否规范，书写是否工整
2
报告内容是否充实，有无详细的设计方案和设计过程
3
报告是否有各单元电路和系统的电路图，图表是否规范、清晰
4
报告是否给出了软件或硬件制作调试的步骤与方法
5
报告是否详细分析了调试过程中出现的故障、原因及解决方法
6
是否认真详细地总结了本次课程设计的收获和体会
等级制与五分制、百分制换算标准
等级制
五分制
百分制
优秀
4.5分（含）以上
90（含）以上
良好
4.0（含）-4.5之间
80（含）-90之间
中等
3.5（含）-4.0之间
70（含）-80之间
及格
3.0（含）-3.5之间
60（含）-70之间
不及格
3.0分以下
60分以下
评分（评等级）：
指导教师：
年 月 日
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