模电综合实验报告.docx
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模电综合实验报告
《模电综合实验》报告
题目
直流稳压电源与RC振荡电路的设计
指导老师
学生姓名
学院
通信与信息工程学院
专业班级
电信班
学生学号
2012年06月24日
一.实验目的:
1.了解RC桥式正弦波振荡器的工作原理;
2.掌握桥式振荡器的设计;
3.掌握桥式正弦波振荡器的调试方法;
4.要求学会选择变压器,整流二极管,滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源;
5.掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测量方法;
6.培养独立思考,独立准备资料,独立设计规定功能的模拟电子系统的能力;
二、设计任务和要求
1设计任务
设计一集成直流稳压电源,满足:
当输入电压在220V交流时,输出直流电压为正负12V。
输出纹波电压小于5mv。
稳压电源内阻在10欧姆左右。
设计一个RC桥式正弦波振荡器,并用设计的电源供电,使输出正弦波频率10KHz。
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。
三、设计原理与分析
1直流稳压电源的基本原理
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,基本框图如下。
各部分的作用:
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。
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LM7812CT三端稳压器和LM7912CT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,否则集成三端稳压器上压降太大,发热严重。
2RC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选频网络形成正反馈电路,决定振荡频率
、
、
形成负反馈回路,决定起振的幅值条件,
、
是稳幅元件。
该电路的振荡频率
=
(1)
起振幅值条件
(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
,先确定RC之积,即
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
和输出电阻
的影响,应使R满足下列关系式:
>>R>>
一般
约为几百千欧以上,而
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
、
电阻
和
应由起振的幅值条件来确定,由式
(2)可知
≥2
通常取
=(2.1~2.5)
,这样既能保证起振,也不致产生严重的波形失真。
四.设计步骤
1.电路图设计
(1)确定目标:
设计整个系统是由那些模块组成,各个模块之间的信号传输,并画出直流稳压电源方框图。
(2)系统分析:
根据系统功能,选择各模块所用电路形式。
(3)参数选择:
根据系统指标的要求,确定各模块电路中元件的参数。
(4)总电路图:
连接各模块电路。
2.电路安装、调试
(1)自己动手用万用板焊接电路。
(2)在每个模块电路的输入端加一信号,测试输出端信号,以验证每个模块能否达到所规定的指标。
(3)将各模块电路连起来,整体调试,并测量该系统的各项指标。
五、设计过程
1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,保留其直流成份。
(4)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基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
⑶滤波环节⑷稳压环节
3选择器件
选电源变压器
选择适合比例带中间抽头的变压器室变压后电压为18V。
选桥式整流二极管
均选为1N4007GP的二极管。
选滤波电容
选择470uF和0.01uF的电容。
选振荡器器件
选频电阻选680Ω,选频电容选22nf,集成管选op07.
六、实验数据及误差分析
1、变压口输出电压(正19.36V,负19.34V)
2、整流后电压(正17.0V,负17.2V)
3、滤波后电压(正25.6V,负25.0V)
4、输出直流电压(正11.96V,负11.8V)
6、纹波电压(0.13mV)
7、振荡后输出电压:
7.6V
8、输出频率:
10.244KHZ
9、反馈系数:
26.05%
误差分析:
一、仪器误差:
任何仪器都有一定的精度,但会有一些剩余误差。
二、人为误差:
由于人的感官的鉴别能力的局限性,在读数方面都会产生误差。
三、外界条件影响:
温度、湿度、风力、日照、气压、大气折光等因素,必然会造成误差。
七、Multisim仿真测试
变压部分
输入电压220V50Hz有效值测量
输入输出电压波形
整流后的波形
滤波后的波形
稳压后的波形
最终输出波形
八、课程设计心得体会
经过一周的实习,过程曲折可谓一语难尽。
通过这次的实训,我认识到,不仅仅是学好模电知识就可以的,有些东西不是只有理论知识支撑的,在掌握理论知识的同时,也要参加实践,把理论知识应用到实际生活当中。
在实验的过程当中,明显感觉到实际操作能力有欠缺,所以,以后不仅要努力学习好理论知识,还要多参加实践,这样才能将掌握的知识熟练消化,才能有所长进。
另外,就是在电路的设计和焊接操作中,有一些东西,虽然理论知识掌握的还算可以,但仍然有所不熟练,这其实就是告诉我,有一些东西,不仅要其然,还要知其所以然,这样才是学习的要求,才是对自己的严格要求。
另外,在此次的实训中,是以两个人为一组,进行设计的,我和我的舍友曾兆谋一组,我们在电路设计实训的整个过程当中,通力合作,遇到问题,一块解决,各自提出我们自己的想法,对我们的实训起到了很大的促进作用,这就告诉我,有的项目或事情,是要靠合作才可以完成的,我们一个人的力量很有限。
其次,我认识到,要想做成功一件事情,是要不断学习的:
在实训当中,我们碰到了一些我们根本就不知道的内容或软件,这个时候,我们就要不耻下问,善于并肯于学习,这才会有进步,这也是我们的生存之道,不会学习的人,在未来的世纪里是生存不下来的。
最后,在此郑重感谢在实训当中给予教会和指导的老师,他们不仅教会我们理论知识和实际操作动手能力,在学习的过程中,他们也教会了我们如何做人,如何做事,再次郑重感谢老师!
你们辛苦了!
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