数控直流稳压电源设计说明书

电子技术 课程设计说明书

数控直流稳压电源设计

学生姓名： 司梦娜（欧司朗101） 学 号： ************ 院 （系）： 电气与信息工程学院 专 业： 光信息科学与技术 指导教师： 张俊涛 陈晓莉

2012年12月09日

数控直流稳压电源设计论文

目 录

1 选题背景..............................................................3

1.1 计任务.........................................................3 1.2 制作思路.......................................................3 2 电路设计..............................................................3

2.1 计数电路........................................................3 2.2 显示电路........................................................4 2.3 数模转换电路....................................................4 2.4 模拟量相加......................................................5 2.5 功率放大........................................................6 2.6 总原理图............................................ ...........7 2.7 元件清单.......................................................8 3 测试结果分析..........................................................8

3.1 十位、个位DAC0832电压输出......................................9

3.2 加法电路后输出电压分析.........................................10 4 小结..................................................................10 5 自我改进..............................................................11 参考文献................................................................12

1.选题背景

随着科技的发展，电子商品越来越大众化、创新化、多样化。而人们日常用到的电子产品，如手机、MP5、电脑上的小风扇等，都是靠直流电源供电的，这种电源的使用给人们带了很多方便！ 1．1 设计任务

设计一个数控直流稳压电源。具体要求如下： （1） 输出电压：0～9.9V 步进可调，调整步距0.1V； （2） 显示：输出电压值用LED 数码管显示；

（3） 电压调整：由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减。

发挥部分：可以在0～9.9V之间任意置数。 1．2 制作思路

通过两个计数器，另其可以再0～99之间任意置数或者利用脉冲进行加减，将其与数码管经连接，对数字进行显示。利用DAC0832对每个计数器输出0～9的数字信号进行转换，将其转换成0V～9V的模拟信号，再利用一个运放对对两个模拟信号相加，从而将两个0V～9V变为0V～9.9V的转换。此时，改变数字信号的数字，就可以改变最后的模拟电压部分。

2.电路设计

数控直流稳压电源总电路图由计数电路、数码管显示电路、DAC0832数模转换电路、加

法电路、稳压电路。五部分电路构成。下面将对每一部分电路做详细介绍。 2.1 计数电路

74HC192 是一个十进制的加减计数器，利用可弹开关给个位74HC192引脚4或者5一个脉冲，就可以对两个计数器输出的数字在0～99之间进行变化。另外通过74HC192的引脚15、1、10、9可以对每个计数器计数。具体电路如图2-1。

图2-1 74HC192可逆计数电路图

在做实物是可以用74LS192代替74HC192，不过应注意74HC192是TTL型器件，引脚不可悬空。另外，在实际中，可弹开关会出现抖动现象，再给脉冲时会出现一次给不止一个脉

冲的现象。可以利用图2-1对可弹关进行防抖动。

图2-2 防抖动电路图

2.2 数码显示部分

图2-3为用CD4511做译码器的数码管显示电路。因为要显示几点几伏，所以在实际做做实物时要用到八段显示的数码管。用作十位的显示管的小数点部分接低电平。另外，CD4511内部不带限流电阻，所以在做实物时应该在CD4511和数码管之间接上330欧姆的限流电阻。最后应该强调的是和CD4511配合使用的数码管应该是共阴极八段显示数码管。

图2-3 数码管显示电路

2.3 数模转换电路

DAC0832 最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入 D/A 转换前，需经过两个独立控制的8 位锁存器传送。其优点是 D/A 转换的同时，DAC 寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。系统中多个 D/A 转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。DAC0832具体引脚图见图2-4.

图2-4 DAC0832引脚图

DAC0832芯片主要功能引脚的名称和作用如下： d7～d0：8位二进制数据输入端； ILE：输入锁存允许，高电平有效； CS：片选信号，低电平有效；

WR1，WR2：写选通信号，低电平有效； XFER：转移控制信号，低电平有效； Rf：内接反馈电阻，Rf=15KΩ；

IOUT1，IOUT2：输出端，其中IOUT1和运放反相输入相连，IOUT2和运放同相输入端相连并接地；

Vcc：电源电压，Vcc的范围为+5V～+15V； Vref：参考电压，范围在-10V～+10V； GND：接地端。

当ILE=1，CS=0，WR=0，输入数据d7～d0存入8为输入寄存器中，当WR=2，XFER=0，输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄存器并进行D/A转换。

当DAC0832外接运放A构成D/A转换电路时，电路输入量V0和输入d7～d0的关系式为：

ui(bn12n1bn22n2.......b12b020)VREFRf n2R数模转换电路，采用两块DAC0832 集成块，它是一个8 位数/模转换电路，这里只使用高4位数字量输入端。通过输入和输出电压的关系，可以计算出我们这里用到的基准电压为16V.

由于DAC0832 不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的D/A 转换。这里所用的运放是NE5532。具体引脚图如图2-5所示。

图2-5 NE5532引脚图

DAC0832和NE5532的实际连线如图2-6所示。

图2-6 数模转换电路

2.4 加法电路

因为设计任务中要求输出的电压为0-9.9V，所以在数模转换之后应该再用到一个加法运算电路，对DAC0832输出的两个9V电压进行组合。连线如图2-7所示。

图2-7 加法电路

2.5 稳压电路

由于设计中用到了数模转换，而数字电路不具有带负载能力，所以还应该在数模转换后加上功率放大部分。具体连线如图2-8所示。在这里，先使用一个小型功率放大器，利用射极输出方式对电流进行放大。接着再用大功率管3DD15对这个电流继续进行放大。这样就提高了输出电压的带负载能力。

图2-8 稳压电路

2.6 总原理图

有计数电路、显示电路、数模转换电路、加法电路、稳压电路五部分电路就可以构成一个数控直流稳压电源。其具体连线如图2-9所示。

2.7 元件清单

数控直流稳压电源设计中所用原件清单如表2-1所示。

表2-1 元器件清单

元件名称 数量 元件名称 数量 可弹开关 CD4511 DAC0832 74HC14 电阻10K 电阻1K S8050 电阻220欧姆 11 2 2 1 4 2 1 2 74HC192 八段共阴数码管 NE5532 电阻330欧姆 电阻2K 3DD15 电容10UF 2 2 4 15 1 1 2 3. 测试结果分析

3.1 十位、个位DAC0832电压输出

在进行十位和个位DAC0832电压输出时，记录个位电压输出测量如表2-2所示。

表2-2 个位电压测量值统计表 理论电压值 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 实测电压值 0.00V 1.03V 2.02V 3.02V 4.03V 5.05V 6.06V 7.03V 8.07V 9.05V 根据分析，这个电压的误差值不应该来自于前面计数和显示部分。最后，经过更换NE5532，发现这些误差来自于器件的内部。不同厂家的NE5532的性价比不同，误差也不同。因为现有器件个数的限制，不得不暂时用这个器件。不过在最后，因为要和十位的电压相加，就会把这部分误差电压缩小10倍。

十位电压输出测量如下表2-3所示。

表2-3 十位电压测量值统计表 理论电压值 0V 1V 2V 3V 4V 5V 实测电压值 0.00V 1.01V 2.01V 3.00V 4.01V 5.00V 6V 7V 8V 9V 6.02V 7.01V 8.00V 9.02V 根据测量结果，很显然发现十位经过数模转换后没有出现误差。 3.2 加法电路后输出电压分析

经过数模转换后，个位和十位电压经过加法器相加。产生0～9.9V可调电压输出。具体测量值如表2-4所示。

表2-4 加法电路输出电压记录表

理论电压值 0.0V 1.0V 2.0V 3.0V 4.0V 5.0V 6.0V 7.0V 8.0V 9.0V 9.9V 实测电压值 0.0V 1.01V 2.01V 3.02V 4.01V 5.00V 6.02V 7.01V 8.00V 9.01V 9.90V 很显然这部分电压也存在一定的误差，这个误差主要来源于经过数模转换后个位电压的误差值。只要将个位的NE5532换成一个精确度较高的其他厂家产品就好。

4.小结

这次课程设计经历的时间非常长。但是我的收获非常大。从中学到了很多知识。也提高了自己的动手和思考的能力。

刚开始在设计原理图时还挺顺利，但是在真正做实物时就出现了很多问题。

首先，再买器件是，老板会说有很多型号或者没有什么器件，问要用什么器件替代是，我就显得很无措。主要原因还是自己在这方面的知识太匮乏了。对一些常见的元件没有很好地了解。

接着，在实际焊电路板时更是出现了诸多问题。首先，自己焊接技术不好。经常会把两个挨得近的引脚焊在一起。而且每个引脚上的焊锡都有点多。其次，一些元件的安装不会。例如可弹开关，刚开始接时不知道哪个引脚是输入，按上或者按下到底接的是哪个引脚。诸如此类的问题还有很多。这个浪费了我很多的时间。

在解决了前面输电部分的问题后，接下来让我很困扰的就是后面的模电部分。明明电路都是按照仿真时候的电路接的，但是就是不出结果。最后，我只有改掉自己之前的原理图，将刚开始用的NE5534运放改成了NE5532.再就是后面的功率放大部分，用的3DD15需要加散

热片。但是，我一直都没能买到和它配套的散热片。

课本上的知识太多了，平时我们学习过程也没有针对性的学习，对很多知识一知半解，并没有对一些器件的功能真正理解它们在实际应过程中的应该注意的问题以及它们自身的一些功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，理论知识很枯燥，总是不能深入透彻的理解掌握知识。而通过做课程设计很多东西就与实践接轨了，很多不明白的地方也自然的迎刃而解了，而且还可以记住很多平时记不住的东西。认识来自于实践，实践是认知的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以，我相信，通过这次的课程设计，使我加深了对这门课程的认识。巩固了我学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们如何查找相关资料，如何解决问题以及动手能力；从中可以自我测验，认识到我们自己在哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学 习中得以改进、提高。因此，此次课设使我们受益很多，而且了作品的成功给带来了我们很大的自信。所以，这次课程设计中的经历与体验对我们以后的生活学习还是起着很大作用的。

经过这周六在实验室里一天的努力，我终于将电路做了出来。我体会了一种成功的感觉。真的很感谢有这样的机会，让我可以自己动手去做一件作品。这也造就了我对实物制作的兴趣。在以后的生活中，我想我会更加喜欢动手的。

5.自我改进

通过这次课程设计我真正体会到了动手实践的重要性。光从课本上学时远远不够的。我们必须将理论与实际结合起来。这样才能真正达到将知识融会贯通的目的。而自己现在最缺的就是如何将想法转换成实物的能力。我想如果自己不能正视这个问题，那么他会是我以后发展道路上一块很大绊脚石。所以，我必须在接下的一年时间里努力提高自己这方面的能力

参 考 文 献

（1）华成英、童诗白.模拟电子技术基础（第四版）.北京.高等教育出版社.2006 （2）阎石.数字电子技术基础（第四版）.北京.高等教育出版社.1998

（3）李华MCS—51 系列单片机使用接口技术.北京.北京航空航天大学出版社1993 （4）党宏社.电路、电子技术实验与电子实训. 北京.电子工业出版社.2008