導語：如何才能寫好一篇直流穩(wěn)壓電源電路設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；電路設計；工作原理

1 電路設計背景和目的

通過多年的教學經(jīng)驗和對中職院校的學生進行的調(diào)研情況來看，中職院校的學生普遍文化基礎薄弱，對文化課、理論課不感興趣，但是大部分中職學生對實訓課程感興趣，喜歡動手操作，能夠嘗試動手去做一些實驗，有的甚至能獨立完成一些電子產(chǎn)品的安裝與調(diào)試。例如，簡單的門鈴電路，流水燈電路等。因此，針對中職院校學生的實際情況，結合我學院電氣工程系的學生學習情況，今年，我系領導決定對學生的課程安排進行了大膽改革，去掉純粹的理論課，所有專業(yè)課程都變?yōu)橐惑w化課程，讓學生通過動手操作掌握理論知識，真正做到在做中學，在學中做，在這樣的背景下，我嘗試了將所擔任學科《電子技術基礎》這門理論課程融入到《電子電路的安裝與調(diào)試》這門實訓課程中去，變理論課實訓課程為一體化課程。依托這樣的改革前提，我嘗試對直流穩(wěn)壓電源的電路進行了以下設計，目的就是為了更好的適應電氣工程系的改革實踐，同時也能夠使學生在實際動手操作過程中深刻理解相應的電子專業(yè)理論知識，能夠培養(yǎng)學生掌握理論知識的能力，激發(fā)學生熱愛電子專業(yè)的熱情，提高了學生學習的積極性，最重要的是讓學生學會了技能，一技在手，更好地走上工作崗位，盡快地適應社會。

2 電路設計實驗設備及器件

所謂巧婦難為無米之炊，電路設計同樣需要必要的實驗設施和工具，而實驗條件的好壞和選擇工具的正確與否是設計的關鍵和前提。下面我來具體闡釋我的設計思路中所需要的實驗條件、實驗工具和必要的原材料：

2.1 電路所需實驗設施和工具

本次設計的完成需要在專業(yè)的電子試驗臺上進行，需要的工具如下：示波器、萬用表、變壓器（12v）、電烙鐵、鉗子和鑷子等，另外需要必要的焊錫和連接線。

2.2 電路所需元器件清單

元器件清單如下：

1A二極管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；發(fā)光二極管V5，1只；熔斷絲FU 參數(shù)為1A1只；100uF 50 V電容C1，1只；10uF25V電容C2，1只；500uF 16V電容C3，1只；2200uF電容C4，1只；開關SW，1只；2.7KΩ電阻R1，1只；190Ω電阻R2，1只；280Ω電阻R3，1只；1KΩ電位器R4，1只；三端集成穩(wěn)器CW7812 U（可調(diào)范圍1.25V～12V），一只；可調(diào)電阻RW，1只。

3 電路設計思路

直流穩(wěn)壓電源又稱為直流穩(wěn)壓器，其作用就是將交流電轉(zhuǎn)化成相應用電器所需要的穩(wěn)定電壓的直流電。其關鍵是輸出直流電壓的穩(wěn)定性，所以我們設計電路的著眼點就是電路轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性。

3.1 直流穩(wěn)壓電源的工作原理

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，其組成框圖如圖1：

直流穩(wěn)壓電源各部分的作用

（1）電源變壓器：主要是降壓器，用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換成整流電路所需要的交流電壓Ui。（2）整流電路：利用整流二極管單向?qū)щ娦?，把交流電U2轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電。（3）濾波電路：利用濾波電容將脈動直流電中的交流電壓成分過濾掉，濾波電路主要有橋式整流電容濾波電路和全波整流濾波電感濾波電路。（4）穩(wěn)壓電路：利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓的目的，用于將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成較穩(wěn)定的直流電壓。

3.2 直流穩(wěn)壓電源的設計方法

直流穩(wěn)壓電源的設計，是根據(jù)其輸出電壓UO、輸出電流IO等性能指標的要求，確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的相關性能參數(shù)，選擇出這些元器件。

具體設計方法分為三個步驟：第一步：根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO、最大輸出電流IOMAX，確定出穩(wěn)壓器的型號及電路形式。第二步：根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓Ui，確定出電源變壓器二次側(cè)電壓U2；根據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流IOMAX，確定出流過電源變壓器二次線圈的電流I2和電源變壓器二次線圈的功率P2；再根據(jù)P2，確定出電源變壓器一次線圈的功率P1。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的電源變壓器，一般為12v。第三步：確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓URM和濾波電容的容量值以及耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的整流二極管和濾波電容。

4 電路設計步驟

電路設計思路想出后，考慮實際電路具體設計步驟，完整的設計步驟是整個電路的核心部分，因此在設計過程中實際設計步驟顯得尤為重要，具體步驟為以下幾步：

4.1 電路圖設計方法

電路圖設計使用PCB制圖軟件制作

4.2 電路原理圖的設計

電路原理設計使用Protel2000制圖軟件設計電路原理圖如圖2。

4.3 直流穩(wěn)壓電源實物設計

如圖3所示安裝直流穩(wěn)壓電源電路的前半部分整流濾波電路，然后從穩(wěn)壓器的輸入端加入直流電壓UI？燮12V，調(diào)節(jié)RW，如果輸出電壓也跟著發(fā)生變化，說明穩(wěn)壓電路工作正常。用萬用表測量整流二極管的正、反向電阻，正確判斷出二極管的極性后，先在變壓器的二次測線圈接上額定電流為1A的保險絲，然后安裝整流濾波電路。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不能接反。經(jīng)檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后，用示波器或萬用表檢查整流后輸出電壓UI的極性，若UI的極性為正，則說明整流電路連接正確，然后斷開電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路連接起來。然后接通電源，調(diào)節(jié)RW的值，如果輸出電壓滿足設計指標，說明穩(wěn)壓電源中各級電路都能正常工作。

5 電路設計總結

通過論述直流穩(wěn)壓電源電路的設計過程，強化了本人所教學科《電子技術基礎》中模擬電路部分知識和《電子電路的安裝與調(diào)試》實驗部分知識。所設計的直流穩(wěn)壓電源電路，廣泛運用于生活中，例如手機的充電電源、冰箱的穩(wěn)壓電源等。同時，也通過查閱參考書，網(wǎng)上資料等拓寬了自己專業(yè)方面的知識面。論述過程中，通過邊教學邊調(diào)研邊實踐的方式使本人對直流穩(wěn)壓電源電路設計過程有了一些新的認識，特別是強化了自己的教學能力，增強了所教專業(yè)學生掌握理論知識的能力，提高了其動手操作的能力。通過一段時間的教學效果來看，我所教授專業(yè)的學生對學院的此種教學改革適應快，容易接受，對教師所設計的教學模塊感興趣，并且激發(fā)了繼續(xù)探究這一教學模塊的動力，這也充分證明了學院提出的此種教學改革是可行的。

參考文獻

[1]郭S.電子技術基礎（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社.

[2]王建.維修電工技能訓練（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社.

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關鍵詞：電子負載；恒流控制；負載調(diào)整率

1 概述

電子負載具有體積小，調(diào)節(jié)方便，工作方式靈活，性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點，被廣泛應用于電源類產(chǎn)品和各類電子元器件的試驗、測試、檢定和老化環(huán)節(jié)。該方案基于盛群AD型單片機，設計了一種智能電子負載，與其他同類設計相比，具有直流穩(wěn)壓電源負載調(diào)整率自動測試功能。

系統(tǒng)原理整個智能電子負載系統(tǒng)由單片機、恒流控制電路、功率負載器件、電壓電流檢測電路、過壓保護、供電電源等構成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

電子負載工作在定電流模式時，被測直流穩(wěn)壓電源輸出的電流不變（以被測電源能提供相應電流為前提）。測試直流穩(wěn)壓電源負載調(diào)整率時，連接好測試電路，按鍵選定電源負載調(diào)整率測試功能，輸入被測電源的額定電流、電壓值，即可自動測試被測電源的負載調(diào)整率。

2 硬件電路設計

設計恒流電路使流過功率負載器件的電流值與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓成線性關系。單片機控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出電壓，使恒流控制電路控制功率負載器件流過所需電流。電壓電流檢測電路把被測電源的輸出電壓和電流線性地轉(zhuǎn)化成適合盛群單片機內(nèi)部集成12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測量的量程，單片機切換多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測量電壓和電流檢測電路的輸出電壓，完成測量被測電源輸出電壓和電流的功能。恒流及電壓電流檢測電路如圖2 所示，其中Q1 是功率負載器件，用于吸收被測電源輸出的功率。

圖2中數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓經(jīng)過電壓跟隨器U1B輸入運算放大器U3 的同相輸入端，運算放大器U3 通過采樣電阻R6，差分放大器U4 等建立了深度負反饋，將運算放大器看做理想的放大器，由“虛短”、“虛斷”可得：

UDAC=IR6A

式中：UDAC是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓；I 是流過功率負載器件的電流；A 是由差分放大器U4 及R4 ，R5 等所組成電路的放大倍數(shù)，差分放大器U4 選用的型號為INA2134。從式（1）中可以看出，流過功率負載器件的電流與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓成線性關系，因此可以通過單片機控制功率負載器件的電流。通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器分別測量圖2中ADC1 ，ADC2 處的電壓，可以得到被測負載電源輸出的電壓和電流.

被測電源輸出電壓U 與ADC1 處的電壓UADC1 之間關系式為：

被測電源輸出電流I 與ADC2 處的電壓UADC2 之間關系式為：

UADC2=IR6A

3 系統(tǒng)程序設計

系統(tǒng)程序采用模塊編程，主程序調(diào)用各模塊的方式實現(xiàn)。主要由定電流、被測電源輸出電壓檢測、被測電源輸出電流檢測、負載調(diào)整率自動測試、按鍵檢測、顯示驅(qū)動等模塊組成。

整個系統(tǒng)有兩個工作模式：定電流工作模式和負載調(diào)整率自動測試模式。

定電流工作模式同時顯示被測電源輸出的電壓和電流，系統(tǒng)上電后單片機首先進行各模塊的初始化，最后在主循環(huán)中不斷地檢測各個標志位，以判斷工作模式，通過檢測按鍵來改變標志位。

直流穩(wěn)壓電源負載調(diào)整率S 表達式為：

式中：U 表示直流穩(wěn)壓電源設定的額定電壓值；Uo 表示空載輸出的電壓值；Um表示滿載時的輸出電壓值。

直流穩(wěn)壓電源負載調(diào)整率自動測試功能在定電流的基礎上進行編程實現(xiàn)，負載調(diào)整率自動測試流程圖如圖3所示。

4 結語

以盛群單片機HT45XX為主控芯片設計了一種新型智能電子負載，使運算放大器工作在深度負反饋條件下實現(xiàn)功率負載恒流，該單片機自帶12位ADC轉(zhuǎn)換器，選用12 位串行數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，設計過壓過流保護電路，通過軟件編程實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源負載調(diào)整率自動測試功能。實際設計與制作表明，該方案滿足設計要求。

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【關鍵詞】流穩(wěn)壓電源；漏電保護；LT1529；分級穩(wěn)壓

1.引言

隨著電子設備向高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的方向發(fā)展，對電子設備的供電電源提出了高的要求。直流穩(wěn)壓電路是后級的功能電路正常穩(wěn)定工作的前提，一種寬輸入電壓范圍、可調(diào)輸出電壓、低的電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率，安全可靠的直流穩(wěn)壓電源的設計至關重要。本文設計了一種較低的電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率，較大的輸入電壓范圍，輸出電壓可調(diào)，自帶漏電保護裝置的直流穩(wěn)壓電源，具有廣泛的實用價值。

2.總體設計方案

為了達到較低的電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率，本設計中前端穩(wěn)壓電路采用LT1529可調(diào)輸出電壓穩(wěn)壓芯片為主穩(wěn)壓芯片，該芯片額定輸出電流最高可達3A，可接受最低輸入電壓5.5V，性能出色，在輸入電壓大于15V時，自動切換為兩級穩(wěn)壓結構，避免LT1529輸入電壓過高。本設計使用AD623差分儀表運算放大器對采樣電阻上的壓降進行放大，使用MSP430F149最小系統(tǒng)板來實現(xiàn)電壓采集、功率計算，并使用1602顯示功率和電流。后級的漏電保護電路采用AD623差分儀表運算放大器對兩個采樣電阻上的電壓進行差分放大實現(xiàn)漏電檢測，使用LM311電壓比較器控制繼電器自鎖電路控制輸出電路通斷。電路由純模擬元件構成，具有精度高功耗低的特點。

3.前端穩(wěn)壓電路設計

3.1 前端穩(wěn)壓電路設計

LT1529可調(diào)輸出為3.3V～14V，額定輸出電流最高達3A，但輸入電壓最大僅為+15V。為了同時滿足高壓穩(wěn)壓和低壓穩(wěn)壓，采用分級穩(wěn)壓的方案，分級切換控制電路采用遲滯比較器連接電磁繼電器控制穩(wěn)壓，輸入低于14.5V時，直接使用LT1529穩(wěn)壓，高于14.5V時先用LM317穩(wěn)壓，再經(jīng)過LT1529穩(wěn)壓輸出。本文采用LM317做一級穩(wěn)壓，額定輸出為1.5A。前端穩(wěn)壓模塊分級切換功能使用比較器LM311實現(xiàn)。

3.2 功率測量與顯示電路

使用差分運放放大采樣電阻兩端電壓，經(jīng)AD采樣、單片機計算可以實現(xiàn)測量與顯示功率，差放抗干擾，能準確的放大采樣信號，因此可令采樣電阻阻值較小，不至于影響輸出電壓。由于電源為正向單電源，不能使用一般的雙電源差分運放，采用AD623，電路簡單，性能穩(wěn)定。使用單片機驅(qū)動1602進行功率值的顯示。

前端可調(diào)穩(wěn)壓電路實際設計如圖1所示。分5個模塊，一級穩(wěn)壓電路、級聯(lián)切換電路、主穩(wěn)壓電路、獨立穩(wěn)壓供電電路和功率測量電路。其中，獨立穩(wěn)壓電路供給級聯(lián)切換電路，使其在切換前后都能穩(wěn)定工作。

4.后端漏電保護電路設計

4.1 漏電檢測分析

漏電保護常用的檢測方法為采樣電阻采樣測電流差異，漏電要精準測量出30mA量級的電流，這要求檢測電路精準、抗噪。本文使用采樣電阻和差分運放對漏電流差值進行計算。上下兩端使用相同的采樣電阻，對采樣差值進行差分放大，即可精準檢測到漏電流。之后做比較，繼電器控制線路通斷。

4.2 關斷保護電路分析設計

關電保護電路采用自鎖電路，控制繼電器切斷通路，如圖2中的關斷保護電路：Vctl為前級比較器輸出的控制電壓，當漏電達到閾值時，Vctl為高電平，控制C9013三極管的集射極導通，使C9012導通，繼電器動作使線路關斷。此時反饋電阻Rb12將C9013基極拉高，保持C9013通路，實現(xiàn)自鎖功能。自鎖的解除需要斷電，所以關斷電源后，可以解除自鎖。

綜上所述，后端漏電保護電路實際設計電路圖如圖2所示。

后級的漏電保護電路分為三個模塊，由AD623差分儀表運算放大器和兩組精密采樣電阻組成的漏電差分檢測電路，由LM311電壓比較器組成的漏電流閾值判定電路，和閾值判定電路控制的繼電器自鎖電路組成的關電保護電路。電路由純模擬元件構成，具有精度高功耗低的特點。

5.系統(tǒng)調(diào)試和測試分析

5.1 測試方法

（1）RL阻值固定為5Ω。當直流輸入電壓在7～25V變化時，測量輸出端電壓變化；連接方式不變，RL阻值固定為5Ω。當直流輸入電壓在5.5～7V變化時，測量輸出電壓；

（2）轉(zhuǎn)換開關接輸出，輸入電壓固定在7V，調(diào)節(jié)負載電阻阻值，測量輸出電壓。連接方式不變，直流輸入電壓固定在7V，分別聯(lián)結5歐姆和500歐姆電阻，測量輸出電壓。

（3）直流輸入電壓固定在20V，聯(lián)結500歐姆電阻，調(diào)節(jié)前端控制輸出電壓的電阻，測量輸出電壓。

（4）設置前端輸出5V，將后級漏電保護電路接上，輸出接20Ω負載，測量輸出電壓。將200歐姆滑動變阻器和電流表接入電路，調(diào)節(jié)電阻從26mA漏電流增大測關斷電流。

5.2 測試結果

6.結論

本文所設計直流穩(wěn)壓源及漏電保護裝置達到較高性能，所有指標均達到較高標準，實現(xiàn)了較低的電壓調(diào)整率（S?U≤1%）和負載調(diào)整率（SL≤1%），較大的輸入電壓范圍（5.5V～25V），可調(diào)輸出電壓（3.3V～14V），額定功率可達到1A，漏電保護功能靈敏（動作電流誤差的絕對值

參考文獻

[1]劉京南編著.電子電路基礎[M].（第2版）電子工業(yè)出版社（第2版），2003.

[2]周加超.直流穩(wěn)壓電源的演變過程[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2005（3）.

[3]程杰寶.實用高效率直流穩(wěn)壓電源[J].實用電子制作，2003.

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一、設計任務：

小型變壓器設計（或選型）、直流穩(wěn)壓電源電路設計，畫出原理圖及PCB圖。

（1）集成直流穩(wěn)壓電源有關的指標為：輸入為～220V；輸出為兩檔；

Ⅰ檔：=12V對稱輸出，mA，供信號調(diào)理電路、濾波電路用；

紋波電壓：5mV；穩(wěn)壓系數(shù)：。

Ⅱ檔：=（ 5～ 12）V連續(xù)可調(diào)，mA，為恒流源，供傳感器橋路用。

集成變壓器設計：

集成穩(wěn)壓器選擇

1．集成穩(wěn)壓器的選?。翰捎肅W7812、CW7912和CW317

CW7812：正穩(wěn)壓器，最大輸入電壓為35V，最小輸入電壓為14.5V；當輸入為19V時，輸出為12V，輸出電流為1.5A，加散熱片。

CW7912：負穩(wěn)壓器，最大輸入電壓為-35V，最小輸入電壓為-14.5V；當輸入為-19V時，輸出為-12V。

CW317：可調(diào)三端式集成穩(wěn)壓器，輸出電壓為1.2～37V，輸出電流1.5A；最大輸出壓差40V，最小為3V，現(xiàn)要求5～12V，則輸入電壓為15V≤≤45V

2．整流二極管的選擇：選擇單相橋式；二極管壓降為0.7V

3．濾波電容量估算。

二、小型變壓器設計

Ⅰ檔：

Ⅱ檔：

其中取30V.

1．求出副邊總視在功率；

2．計算原邊輸入視在功率和電流；

變壓器效率取

小型變壓器空載時磁場電流系數(shù)為1.1～1.2（取1.15）

則A

3．確定變壓器鐵芯截面積S及選擇鐵片尺寸；

的取值由下表決定：

0~10

10~50

50~500

500~1000

1000以上

2

2~1.75

1.5~1.4

1.4~1.2

1

根據(jù)S選取鐵芯尺寸a與b

若先確定a，取，

則

4、計算每個繞組的匝數(shù)W；

繞阻的感應電勢有效值：

則變壓器每感應1V電動勢所需繞的匝數(shù)為

原邊匝數(shù)：（匝）

副邊Ⅰ檔：（匝）

Ⅱ檔：（匝）

屏蔽層取1層

5.計算導線直徑d

根據(jù)電流密度j計算各繞阻所需導線截面積

原邊：

查表可得

副邊Ⅰ檔：

查表可得

副邊Ⅱ檔：

查表可得

6.核算：

原邊：每層線圈的匝數(shù)為

則原邊線圈層數(shù)為（層）

副邊Ⅰ檔：

（層）

副邊Ⅱ檔：

（層）

所以總厚度為：

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關鍵詞：智能型礦用本安電源；STM32F103；CAN總線；電路設計；煤炭開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD611 文章編號：1009-2374（2017）05-0222-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.108

隨著煤礦現(xiàn)代化程度的不斷提高，對煤礦供電的可靠性、安全性提出越來越高的要求。本安電源是煤礦井下的重要電氣設備，它的安全運行是現(xiàn)代化煤礦中其他礦井下各類電氣設備高效率、高質(zhì)量運轉(zhuǎn)的保證。但是由于礦井下特殊的工作環(huán)境和其他原因，目前，煤礦井下本安電源的管理還存在若干問題：首先，礦井下本安電源種類繁多、獨立性強，若不在現(xiàn)場很難檢測它們的工作狀態(tài)；其次，這些電源的功能參數(shù)各不相同，電源的維護管理也不統(tǒng)一。如果礦井下現(xiàn)場設備的供電情況不能在第一時間獲取，一旦發(fā)生電源故障，不僅影響設備運行，還可能導致重大事故的發(fā)生。

近年來，數(shù)字礦山的提出使得本安電源已經(jīng)由獨立的外部設備產(chǎn)品發(fā)展成為整個通信系統(tǒng)不可分割的一部分。這不僅要求本安電源具備傳統(tǒng)的供電、防爆等功能，而且應該通過CAN通信接口、以太網(wǎng)通信接口或458總線等具備智能通訊的能力，以實現(xiàn)本安電源可方便快捷的接入數(shù)字通信系統(tǒng)中?；诖耍疚奶岢隽艘环N智能型礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源的設計，能夠解決當前電源獨立、管理不規(guī)范、供電情況不明以及電源故障情況等，實現(xiàn)本安電源的網(wǎng)絡化、智能化。

1 智能型本安電源結構

本安型電路是指在規(guī)定的試驗條件下正常工作或在規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物的電路。智能本安型電源的設計目的是保證操作者的人身安全、防止出現(xiàn)事故后電源故障、電源不正常時能夠自我修復或及時斷電報警、通過網(wǎng)絡控制與監(jiān)測電源工作情況等。因此，智能本安電源的設計采用降壓、整流、穩(wěn)壓、過流過壓保護、充電及快速切斷模塊、CAN通信接口模塊、微控制器模塊。本文設計的本安電源原理框圖如圖1所示。

交流電通過隔爆電磁開關直接控制整個電源的交流輸入，再將交流電輸入變壓器降壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓電路1輸出直流電，給蓄電池充電。用過整流、濾波、穩(wěn)壓電路2輸出的直流電給負載供電，經(jīng)過切換電路，所選擇的一路輸出電壓經(jīng)過穩(wěn)壓、多重過流和過壓保護電路輸出可靠的本安電源。微控制器STM32F103模塊主要采集的備用蓄電池電壓值、本安輸出電壓值以及各種報警狀態(tài)等參數(shù)。CAN通信接口模塊將微控制器STM32F103模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡，通過上位機對各種數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，給出當前電源的運行情況，監(jiān)控室也可以通過網(wǎng)絡控制電源的輸出狀態(tài)，實現(xiàn)電源的智能化、網(wǎng)絡化管理。

2 電源硬件原理與實現(xiàn)

該本安電源由交流變壓及整流濾波電路、直流穩(wěn)壓電路、多重保護電路、充電及切換電路、微控制器系統(tǒng)電路、CAN接口電路等組成。

2.1 交流變壓及整流濾波原理

由于是煤礦井下電網(wǎng)供電的本安型電氣設備，則降壓所用的變壓器采用R型隔離變壓器，其輸入側(cè)采用變壓器抽頭方式。變壓器輸出24V和25V兩組交流電壓，整流濾波后輸出直流電壓，其中一路給本安輸出，另一路給蓄電池充電。如圖1所示，上面一路從變壓器25V輸出側(cè)引出，經(jīng)整流濾波電路1，通過穩(wěn)壓充電電路，為蓄電池充電；下面一路從變壓器24V輸出側(cè)引出，經(jīng)整流濾波電路2，輸出約32V的直流電壓，與蓄電池的輸出電壓通過切換電路進行比較后選擇一路經(jīng)LM2576HV穩(wěn)壓開關電路，為本安輸出提供電源。

2.2 直流穩(wěn)壓開關電路

穩(wěn)壓電路核心器件采用可調(diào)的LM2576HV-ADJ開關穩(wěn)壓集成電路，解決了傳統(tǒng)的固定式穩(wěn)壓器和電位器調(diào)壓時精度不足的問題。LM2576HV內(nèi)置有完善的保護電路，包括電流限制和熱關斷電路等，利用該器件只需很少的器件便可構成高效穩(wěn)壓電路，此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳，該引腳的電平受微控制器STM32F103控制。

2.3 過壓、過流保護電路

由于井下存在眾多可燃性氣體，當出現(xiàn)電路因過壓、過流而導致負載短路或者火花時，嚴重影響到煤礦的安全。故本安電源的設計中必須通過多重的過流、過壓保護電路，防止事故發(fā)生，該設計性能的好壞將直接影響整個系統(tǒng)是否具有實用的價值。如圖2所示，本安電源輸出電路整體思想是控制MOS管Q5和Q6的導通或關斷來實F的，電源過壓過流時，三極管Q4導通，集電極輸出18V，使得P溝道MOS管Q5截止；同時，N溝道MOS管Q6的G極電平為0，使Q6截止從而切斷負載的輸出。

當電路出現(xiàn)過流或短路故障時，如圖2所示，電阻R32的電流增大，導致過流檢測點VIN_I的電壓大于閥值 [ ]，經(jīng)過圖3中比較器LM393（U3）的處理，使得輸出端（U3的第7腳）呈低電平，再經(jīng)過比較電路LM393（U6）的處理，使得U6的第7腳輸出為低電平，這個低電平信號直接控制圖2中的三極管Q4，使Q4導通，Q5截止，切斷本安電源的輸出，起到過電流或短路保護作用。另一路過流或短路保護電路控制MOS管Q6，原理與其一致。

篇6

關鍵詞：校內(nèi)生產(chǎn)性實訓基地；電子技術實訓；崗位任務驅(qū)動教學

電子技術的應用和發(fā)展，使人類進入了高新技術時代，其廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事、航空航天等各個領域。

一、課程基本情況

1.課程定位電子技術實訓是電氣自動化技術專業(yè)群的基礎實踐課程。通過本門課程的學習，使學生掌握電子電路的分析、安裝、調(diào)試、維護和電路設計等基本技能，使學生專業(yè)知識、職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)得到提高，增強適應職業(yè)變化和繼續(xù)學習的能力。

二、課程內(nèi)容規(guī)劃

電子技術實訓是是專業(yè)基礎實踐課程，本課程的實訓時間計劃是兩個實習周，60個課時，理論講解20課時，實踐40課時，課程內(nèi)容主包括：常用電子元器件的判別和測試、烙鐵釬焊的基本操作方法和步驟、直流穩(wěn)壓電源電路的安裝調(diào)試、數(shù)字電子電路的安裝調(diào)試、綜合電子電路的安裝調(diào)試和維修等6個方面。

三、課程教學設計

電子技術實訓在專業(yè)教學計劃中有兩個實習周的實訓時間，共60個課時，實訓內(nèi)容分為兩大部分，即實訓課題教學和企業(yè)崗位訓練。第一部分，實訓課題訓練：電子技術基本能力訓練，根據(jù)教學大綱要求，需要1個實習周30課時，以任務驅(qū)動模式，由常用電子元器件的判別和測試、電子線路手工焊接的基本操作、直流穩(wěn)壓電源電路的安裝和調(diào)試、LED廣告流水彩燈安裝等4個任務完成基本能力訓練。第二部分：企業(yè)崗位生產(chǎn)訓練在校內(nèi)生產(chǎn)性實訓基地--濟南萊特爾電子科技公司，進行電子產(chǎn)品的崗位生產(chǎn)實習訓練，計劃1個實習周30課時，由電子產(chǎn)品制作工藝、電子產(chǎn)品自動焊接工藝、LED照明燈具安裝工藝、LED照明燈具測試和維修等4個崗位任務和企業(yè)考核任務完成。

四、教學資源條件

（一）、實訓設備資源

1.電子技術實訓室

學校實訓資源：現(xiàn)有450平方米電子實訓室，有掃頻儀、示波器、函數(shù)信號發(fā)生器等實訓設備200余臺，另有印制板腐蝕設備一套，電子線路板雕刻機一套等，能同時滿足300人進行電子技術學習和訓練。

2.校內(nèi)生產(chǎn)性實訓基地

學校為企業(yè)提供辦公室、技術設計室、展室、倉庫和生產(chǎn)場地等400平方米的場所，企業(yè)有電子貼片機2臺、回流焊機，絲印機、打膠機等設備組成的簡易生產(chǎn)線一套，可同時滿足50人電子產(chǎn)品生產(chǎn)崗位技能實訓。

（二）、教學資源

1.學校教學資源

（1）自審、編的一體化教材本課程選用優(yōu)秀的一體化教材，自審、自編教材優(yōu)先選用。

（2）教案、PPT教學課件、多媒體教學視頻由于本課程內(nèi)容圖畫較多、實踐性強的特點，所以教學手段盡量用PPT教學課件和多媒體教學視頻相結合的方法。

（3）網(wǎng)絡資源庫、教學云資源可作為資料的查詢和輔助教學。

2.企業(yè)生產(chǎn)教學資源

（1）產(chǎn)品生產(chǎn)資料視頻、PPT課件企業(yè)培訓人員的培訓手段和方法。

（2）產(chǎn)品生產(chǎn)過程資料企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)資料和生產(chǎn)工藝流程（3）企業(yè)技術人員指導企業(yè)由專門的技術人員進行培訓練習和指導生產(chǎn)。

五、教學實施

1.基本能力任務驅(qū)動教學

基本能力訓練采用項目教學方法，任務驅(qū)動模式，第一大項目由4個任務完成基本能力訓練，由課程任務完成，使其具備基本能力。

（1）課程任務一電子元器件識別測試：熟悉常用電子元器件主要參數(shù)的標識方法和選用技巧，掌握常用電子元器件的性能測試、好壞判斷和管腳極性判別方法。

（2）課程任務二烙鐵釬焊操作：掌握電烙鐵的選用、焊料焊劑的使用，了解焊點的工藝要求，掌握焊接的操作步驟和焊接要求。

（3）課程任務三直流穩(wěn)壓電源安裝和調(diào)試：熟悉串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路和開關型穩(wěn)壓電源電路的工作原理和各自應用的特點，掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路的安裝與調(diào)試方法，熟悉常用儀器、儀表的使用方法。

（4）課程任務四LED廣告流水燈制作：了解數(shù)字電子電路的特點，訓練查閱元器件資料，熟練掌握數(shù)字電路安裝和調(diào)試方法。

2.崗位任務驅(qū)動教學

崗位任務驅(qū)動教學方法，是以崗位任務驅(qū)動模式，在校內(nèi)生產(chǎn)性實訓基地進行電子產(chǎn)品的崗位生產(chǎn)實習訓練，計劃30課時，由4個崗位任務完成。

（1）崗位任務一電子產(chǎn)品制作工藝企業(yè)主要生產(chǎn)LED照明燈具，在此崗位訓練時，要熟悉整個產(chǎn)品的工藝流程和工藝要求。

（2）崗位任務二自動焊接工藝自動焊接包括半自動絲網(wǎng)印刷機的使用，自動回流焊機的操作，清洗、烘干、修復、整形等要求。

（3）崗位任務三LED照明燈具安裝工藝根據(jù)圖紙和工藝要求將控制電路板和照明用LED照明器件安裝在一起，形成產(chǎn)品。

（4）崗位任務四LED燈具測試和維修在熟悉產(chǎn)品的原理要求和工藝要求的基礎上，對產(chǎn)品進行測試、老化處理和維修等。（5）企業(yè)考核企業(yè)技術人員根據(jù)四個崗位任務完成情況進行成績評定進行評定。

3.成績評定

本課題的實習成績評定由實訓教師和企業(yè)技術人員共同評判，內(nèi)容由三部分組成，具體內(nèi)容和分值比例為：

（1）崗位任務考核成績由企業(yè)負責人和企業(yè)技術人員根據(jù)四個崗位任務完成情況進行成績評定或根據(jù)產(chǎn)品任務考核完成情況進行評定，分值占總分60%。

（2）實結報告成績，學生每進行完一個課題，都要寫實習報告和鑒定手冊，本課題實習報告和鑒定手冊由課程實習教師評判，分值占總分20%。

（3）考勤和紀律成績，學生考勤由實習教師管理，紀律由企業(yè)負責人管理，本項成績由實習教師和企業(yè)負責人共同評判，分值占總分20%。

六、教學總結和建議

本課程是專業(yè)基礎實踐課程，通過任務驅(qū)動實訓學習和經(jīng)過校內(nèi)生產(chǎn)性崗位技能訓練，使學生具備了分析問題和解決實際問題的能力，達到企業(yè)零距離的要求。學校應根據(jù)實際情況，完善和擴大校內(nèi)生產(chǎn)性實訓場所。

參考文獻：

篇7

關鍵詞：模擬電子技術教學；仿真電路

一、引言

模擬電子技術是電類各專業(yè)的主要專業(yè)基礎課，具有理論性、實踐性很強的特點，該課程理論知識比較抽象，僅僅靠教師在課堂上講授理論知識會使學生感到枯燥無味，理論分析中的一些繁瑣公式和特性曲線缺乏直觀性，學生感到難以理解和接受，理解和領會教材內(nèi)容十分困難，產(chǎn)生畏難甚至厭學情緒。另外，由于受實驗室的設備、場地等條件的限制，使學生無法及時領略電路的實際應用，比如，實驗課內(nèi)容與理論教學內(nèi)容難以同步，學生動手實踐的機會有限等，導致理論教學效果受到影響。筆者在教學實踐活動中發(fā)現(xiàn)，在理論教學過程中引入電路仿真軟件進行輔助教學，可以增強學生對模擬電路的感性認識，明顯改善教學效果，大大提高課堂效率。

二、仿真軟件實現(xiàn)理論與實驗有機結合

利用仿真軟件進行輔助教學，具有直觀而形象的特點，而且可使實驗與理論實現(xiàn)有機的結合，在教學中寓教于樂，提高學生的學習興趣，有助于學生輕松理解概念和電路工作原理。模擬電子技術理論知識抽象，學生難以理解，引入仿真電路，可以在理論教學過程中隨時進行實驗模擬，使學生能夠直觀的看到電路現(xiàn)象和實驗結果，理解所學的知識。例如，放大電路是模擬電子技術課程中很重要的一部分內(nèi)容，僅靠教師的講解和電路圖描述工作過程和故障現(xiàn)象，學生很難理解這塊知識。而引入仿真軟件后，教師在講課的過程中就可以邊講解邊進行實驗演示，電路功能實驗結果一目了然，不用過多的解釋，學生很容易就明白了放大電路的功能和工作原理。放大電路有三種組態(tài)，分別是共射極電路、共基極電路和共集電極電路，這三種電路的交流性能指標各不相同，例如，共發(fā)射極放大電路電壓放大倍數(shù)大，輸入電阻較小，輸出電阻較大，而共集電極放大電路的電壓放大倍數(shù)等于1，輸入電阻大，輸出電阻小，這些各自的電路特點，學生由于理解不深導致容易記混。引入仿真軟件后，這三種電路的各自特點通過實驗現(xiàn)象很容易就記住，特別是W生在理論課堂上通過自己動手連接電路，對三種放大電路的結構組成也就記憶深刻。同時電路仿真軟件還可對器件的某些參數(shù)進行更改以及設置電路故障點，加強學生對理論知識的理解和對電路的分析能力的提高，實現(xiàn)理論與實驗的有機結合。仿真電路的引入極大地提高了課堂教學效率，同時也激發(fā)了學生的學習興趣，使模擬電子技術理論課教學不再枯燥，而是一邊學理論，一邊動手連接電路，一邊觀察電路現(xiàn)象。

我們電子技術教學采用提倡理實一體化教學模式，讓學生在“學中做、做中學”。例如，直流穩(wěn)壓電源的制作，涉及到三個部分，它們是整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路。設計直流穩(wěn)壓電源電路時，可以先采用仿真電路分進行電路設計和調(diào)試，通過元器件參數(shù)的選擇和更換，連接直流穩(wěn)壓電源的電路，運行正常后，再選擇元器件和進行電路組裝并且調(diào)試，只要焊接沒有問題，結果就會正常。如此就省去了對電路反復的測試和調(diào)試，也節(jié)約了大量時間，提高學習的效率和興趣。學生通過仿真軟件可以很快的通過測試觀測結果是否正確，這樣也提高了學生學習的興趣和學以致用的成就感。同時提高了學生分析解決問題的能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

教師在理論教學中利用仿真軟件對所授器件和電路進行演示和分析，除可增加學生對所學內(nèi)容的感性認識，提高理論教學效果外，還可以利用仿真軟件引導學生作一些實驗室中不便作的實驗，比如故障現(xiàn)象觀察等，開展各種探索性、研究性實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

按圖1連接整流電路，將節(jié)點1，節(jié)點2信號接入示波器輸入端，觀察輸入、輸出波形。打開仿真開關，雙擊示波器，適當調(diào)整后，觀察輸入端交流波形及輸出端全波脈動直流波形，如圖2。然后，再將一個二極管設為開路故障，觀察輸出信號的變化，如圖3所示，輸出變?yōu)榘氩ㄝ敵觥?/p>

圖1 二極管橋式整流電路

圖2 電路正常的輸出波形

圖3 電路有故障的輸出波形

三、仿真軟件不能完全取代實踐教學

仿真軟件雖然能很好的輔助教學，激發(fā)學生電路設計的興趣。但是，也要清醒的認識到仿真實驗教學，不是萬能的，它始終屬于輔教學，不能完全取代實踐教學，仿真實驗所接觸的元器件以及儀器儀表都是一些電路符號，這與實際電路操作在材料、體積、外觀和封裝上有著很大差別，而且與實際電路操作的靈活性、不可預見性還有很大的距離，過度依賴仿真實驗，學生就會缺乏對真實元器件的封裝、性能檢測等方面的知識，就會削弱學生對真實元器件的認知程度以及實驗儀器儀表操作技能的訓練，影響對學生解決實際問題能力的培養(yǎng)。因此，模擬電子技術教學還要注重實訓環(huán)節(jié)，教師必須要處理好仿真電路和實踐教學之間的關系，在使用仿真電路的同時也要加強學生對真實儀器設備和元器件的熟悉和使用，使仿真電路真正服務于教學，幫助學生理解理論知識，提高學習效率。

四、結束語

仿真軟件進行輔助教學，顯示出傳統(tǒng)教學不可比擬的優(yōu)越性，軟件以其強大的功能和豐富的內(nèi)容為模擬電子技術的學習帶來了方便，同時也為教師的教學提供了直觀的教具。對仿真電路實驗和實際電路實驗要取長補短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，只有合理使用仿真軟件，二者有機結合，才能最大程度的發(fā)揮仿真軟件的輔助功能，才能使模擬電子的教學取得最佳的效果。

參考文獻

[1]馬曉琳，李永科.Multisim仿真教學在模電課程中的應用與實踐[J].中國電力教育，2013，22.

篇8

一、系統(tǒng)總體設計思路

基于51單片機的 GSM短信模塊家庭防盜報警系統(tǒng)組成如圖1所示。

工作原理：利用紅外傳感器檢測人體所輻射的紅外線，每當檢測到紅外信號產(chǎn)生變化時，就把紅外線信號轉(zhuǎn)化為微弱的電信號，讓其經(jīng)過信號處理電路并且對進入的電信號進行濾波，放大，比較。則MCU就會收到一個高電平以判斷是否報警，如果MCU判斷出滿足報警的條件，就會發(fā)出控制信號并且通過串行通信接口RS232，就可以控制GSM模塊給用戶發(fā)短信息從而實現(xiàn)防盜報警的設計。

二、系統(tǒng)模塊設計

從設計的要求總體來說該設計須包含如下結構：報警電路、熱釋電紅外傳感探頭電路、復位電路、GSM短信模塊以及相關的控制管理軟件組成；

1、電源電路設計。在整個設計中電路很重要的作用，是提供器械運轉(zhuǎn)的原動力。設計中的電源為直流穩(wěn)壓電源。因為設計中的電壓需要5V的電壓，所以需要將220V的交流電壓通過降壓變成5V的直流電壓，供電路使用。1）電源變壓器：電源變壓器是一個降壓變壓器，它的的作用是將220V的交流電壓變換成較低的交流電壓，然后送給整流電路。在本設計中電源電路中取數(shù)值為22的η，所以降壓后副邊電壓值為10V。2）整流電路：橋式整流電路由4個二極管組成，它的主要作用是將50Hz的正弦交流電轉(zhuǎn)化成脈動的直流電。整流后的電壓約為9V。3）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的作用是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨電壓波動和負載電阻的變化而變化，這主要的功能要歸功于芯片7805。

2、紅外探測信號輸入電路。紅外探測信號輸入部分由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、數(shù)字信號輸入電路組成。當紅外線傳感器J1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，J1的S端引腳會輸出微弱的電信號，經(jīng)過Q1等組成第一級放大電路的放大，然后通過C2輸入到運算放大器UIA中進行高增益、低噪聲放大。

3、時鐘電路的設計。反向放大器的輸入是XTAL1和輸出是XTAL2。由于這個機器所用的一個周期中含有6個狀態(tài)周期，還有就是在每個狀態(tài)周期的下面有2個振蕩周期，就可以計算出一共有12個振蕩周期，在外接振蕩頻率為12MHZ的石英晶體振蕩器時，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us

4、復位電路的設計。復位方法有兩種，一種是自動復位，另一種是手動復位。單片機在時鐘電路工作以后， 在RESET端持續(xù)給出2個周期的高電平時就可以完成復位操作本設計采用的是外部手動按鍵復位電路。

5、RS-232通信的設計。由于PC機是系統(tǒng)的主控機，主機PC和單片機之間采用的是RS-232總線標準進行通信，所以在電路設計時采用RS-232通信收發(fā)器芯片為MAX232，它是美信（MAXIM）公司專為RS-232標準串口設計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5V單電源供電。

6、GSM短信模K。SIM900A是一款無線模塊。SIM900A模塊主要通過串口與單片機進行連接，實現(xiàn)對SIM900A模塊的控制。SIM900A的串口提供了多條控制線，包含數(shù)據(jù)信號線TXD和RXD，狀態(tài)信號線RTS和CTS，控制信號線DTR，DCD，DSR和RI。RXD數(shù)據(jù)接收信號線用于接收來自單片機的數(shù)據(jù)。由于SIM900A是一個功能完全的模塊，在設計時SIM900A模塊的電源管腳并連在一起，另外還需要連接SIM卡座，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)一個獨立的GSM終端。

本論文研究基于GSM短信模塊的家庭防盜報警器。通過以AT89S52為重要工作處理器核心單片機的防盜報警器。這個防盜報警器是利用被凍死熱釋電紅外線外傳感器檢測進入安防內(nèi)人體的紅外線發(fā)出電信號，從而經(jīng)過一系列的電流電壓轉(zhuǎn)換實現(xiàn)家庭防盜報警。GSM報警器有很多的特點，其中包括使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活；并且安裝非常的方便、智能性高、誤報率低達到了遠程監(jiān)控家居安全的目標。

參 考 文 獻

[1]周航慈.單片機應用程序設計技術[D].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

篇9

關鍵詞：STM32F103VCT6；程控放大；寬帶

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A

1 引言

寬帶放大器廣泛應用于電視圖像信號放大、測量儀器、音響設備等，放大器的性能指標直接影響設備的質(zhì)量，其主要的指標體現(xiàn)在帶寬、頻率響應平坦度、增益可調(diào)范圍、輸出能力等方面。以往寬帶放大器通常以電阻器為放大器的負載，以電容器作級間耦合，為了擴展帶寬，除了使增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補償措施，補償因級間耦合電容的影響而引起的增益下降。本文研究的程控寬帶放大器在保證0～10MHz的帶寬的同時，解決了一般放大器的低增益問題，選用壓控增益芯片VCA810，以及多級放大直接耦合的電路結構，可以使放大器在10MHz帶寬時，仍然能達到60dB的最高增益，而且能夠?qū)崿F(xiàn)0～60dB范圍內(nèi)手動連續(xù)調(diào)節(jié)。

2 系統(tǒng)總體框圖

本系統(tǒng)由前級放大模塊、增益控制模塊、帶寬預置模塊、后級放大模塊、功率放大模塊、直流穩(wěn)壓電源模塊和按鍵及顯示模塊等組成。各模塊間關系如圖1所示，前級放大采用高速帶寬集成運放器。壓控增益芯片VCA810高增益在-40dB到40dB線性范圍，增益控制帶寬達到30MHz，可直接采用VCA810對已進行小倍數(shù)放大的信號進行再次放大或衰減。該方案方便、穩(wěn)定，可操作性強。一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯(lián)低阻（調(diào)諧濾波）狀態(tài)，給某次諧波電流構成一個低阻態(tài)通路。這樣諧波電流就不會流入系統(tǒng)。無源濾波的優(yōu)點為成本低，運行穩(wěn)定，技術相對成熟，容量大。功率放大采用單片集成寬帶運算放大器THS3091，提供較高的輸出電壓，再通過并聯(lián)運放的方式擴流輸出，以滿足負載要求，該方案電路較簡單，容易調(diào)試，易于控制零點漂移。

3 系統(tǒng)硬件電路設計

3.1 前級放大電路

前級放大電路使用集成芯片OPA820對小信號進行放大，采用同相輸入的方式對信號放大，反饋電阻使用滑阻，易于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。在高頻電路中，電源要進行濾波和防自激振蕩處理，以避免電路中的信號干擾和保護芯片，避免因自激振蕩而損壞芯片，如圖2所示。

3.2 增益放大電路

采用VCA810程控增益放大芯片υ鲆娣糯蟮緶方行設計，如圖3所示。VCA810的增益可以在-40dB到40dB之間進行調(diào)整，增益控制范圍廣。但此芯片需要0～-2V電壓控制，所以要將單片機DAC輸出需設置成鎖存電壓輸出且需要加一級反相器才能輸出負電壓，如圖4所示。

3.3 濾波電路

由于在0～9MHZ通頻帶內(nèi)增益起伏 ，所以做好濾波是關鍵，采用的是巴特沃斯無源濾波，因為巴特沃斯濾波在通頻帶內(nèi)幅度變化較平坦，在截止頻率衰減快，而集成運放的帶寬有限，采用無源的濾波對電s路進行濾波，使用Filter-solution軟件快速設計出合適的低通濾波器并用multisim進行軟件仿真，如圖5所示。

3.4 后級放大電路

此電路與前級放大一樣，使用OPA820對信號進行放大，通過滑動變阻器調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，如圖6所示。

4 測試數(shù)據(jù)與分析

從信號發(fā)生器取不同頻率對系統(tǒng)進行測試，從數(shù)字示波器和數(shù)字萬用表中記錄對應信號產(chǎn)生的變化數(shù)據(jù)。分別對5MHz和10MHz的低通濾波器進行通頻帶平坦度測試如表1和表2：

通過上表對5MHz和10MHz電路的分析可以知道，在0～4M，0～9M通頻帶內(nèi)很平坦，完全符合通頻帶增益起伏≤1dB，步進增益也符合要求。

5 小結

本系統(tǒng)設計的放大器具有高帶寬、高增益以及增益可調(diào)、帶負載能力強的特點。在前級放大中，采用寬帶放大芯片OPA820對輸入信號進行放大，然后經(jīng)過壓控放大器VCA810對放大倍數(shù)進行調(diào)節(jié)。最后通過低噪聲電流反饋運放THS3091進行功率放大，提高帶負載能力，并達到10V有效值輸出。制作PCB時，PCB板子畫小一點，事先布局好，節(jié)約材料，線寬線距適當大一點才好焊接，高頻座要焊接牢固。調(diào)試時，PCB板不要刮花了，如果刮花了，成板之后一定拿電表打一下是否斷了。前級放大調(diào)好波形，使波形正負對稱，避免使用加法器而讓電路復雜化。

參考文獻：

[1] 楊素行.模擬電子技術基礎簡明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 謝自美.電子線路設計（第三版）[M].武漢：華中科技大學出版社，2015.

篇10

【關鍵詞】Multisim 函數(shù)信號發(fā)生器 仿真分析

函數(shù)信號發(fā)生器由正弦波、三角波和矩形波組成，通過RC橋式正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波后，將正弦波經(jīng)過零比較器得到同頻的方波，將正弦波經(jīng)過電壓比較器和積分器產(chǎn)生三角波。振蕩電路是一種能將直流能量轉(zhuǎn)換成具有一定頻率和幅度以及一定波形的交流能量輸出的電路，按振蕩波形可分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路，正弦波振蕩電路是一種基本的電子電路，電子技術實驗中經(jīng)常使用的低頻信號振蕩器就是一種正弦波振蕩電路。大功率的振蕩電路還可以直接為工業(yè)生產(chǎn)提供能源。無論對于哪種振蕩電路，用傳統(tǒng)方法精確分析起振、振幅、振蕩頻率的大小都是十分困難的，而用Multisim軟件則可靈活方便的進行仿真分析。

一、MultiSim仿真軟件簡介

MultiSim是一款將電子電路設計及其測試分析相集成的電路設計仿真軟件。它具備信號源、基本元器件、模擬數(shù)字集成電路、指示器件、控制部件、機電部件等各類元器件，可以對各類電路進行仿真，并且提供十多種虛擬儀器（如示波器、萬用表、信號發(fā)生器、波特圖圖示儀、功率表等），以及18種仿真分析功能（如直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、直流掃描分析等）。由于元件庫中有若干個與實際元件相對應的現(xiàn)實性仿真元件模型，配合強大的仿真分析，使結果更精確、更可靠。

二、函數(shù)信號發(fā)生器的系統(tǒng)設計

根據(jù)設計要求，函數(shù)信號發(fā)生器由正弦波、方波、三角波信號發(fā)生器、放大輸出及直流穩(wěn)壓電源組成，設計出系統(tǒng)框圖如圖1所示。

三、函數(shù)信號發(fā)生器的仿真分析

（1）正弦波仿真分析。運行Multisim10，在繪圖編輯器中選擇直流電源、運算放大器、電阻、電容、電位器、二極管等元件，組成函數(shù)信號發(fā)生器的正弦波電路。其中由U1A LM324、R1、W1、C3、C4、J3和R2、W2、C1、C2、J2，組成RC橋式正弦波振蕩電路，通過轉(zhuǎn)換J2、J3實現(xiàn)頻率的粗調(diào)，調(diào)節(jié)電位器W1、W2實現(xiàn)頻率的細調(diào)，達到頻率的連續(xù)可調(diào)。由VD1、VD2、W3、R3、R4組成穩(wěn)幅電路，使產(chǎn)生的正弦波幅度穩(wěn)定。調(diào)整電位器W3，觀察示波器顯示的正弦波，當調(diào)到9%時，失真最小。

（2）矩形波仿真分析。運行Multisim10，在繪圖編輯器中選擇直流電源、運算放大器U1B、電阻R6、R12、穩(wěn)壓二極管VD3、VD4元件，組成函數(shù)信號發(fā)生器的矩形波電路。其輸入端是正弦波，將正弦波產(chǎn)生電路輸出的正弦波經(jīng)過零比較器即可得到同頻的方波。

（3）三角波仿真分析。運行Multisim10，在繪圖編輯器中選擇直流電源、運算放大器U1C、U1D、電阻、穩(wěn)壓二極管、電容等元件，組成電壓比較器和積分器，即產(chǎn)生函數(shù)信號發(fā)生器的三角波電路。

其仿真的電路用波形如下圖所示。

四、結論

應用Multisim10仿真軟件進行工程設計，可以縮短設計周期，節(jié)省設計費用，提高設計質(zhì)量；應用Multisim10仿真軟件進行仿真教學，在課堂上使模擬電子技術教學更形象、靈活，更貼近工程實際，達到幫助學生理解原理，更好地掌握所學的知識的目的。尤其適用于綜合設計性實驗項目，可有效克服傳統(tǒng)實驗與實驗室開放的局限。學生可據(jù)所學知識和能力，自選實驗內(nèi)容，自行設計電路方案，進行電路分析，從而掌握電子電路的設計與仿真分析過程，對提高學生動手能力和分析問題、解決問題的能力、綜合設計能力和創(chuàng)新能力，具有重要的意義。

參考文獻：