南昌大学实验的报告电子线路的设计与测试.doc

实 验 报 告 实验课程： 电子线路设计与测试 学生姓名： 学 号： 专业班级： 通信工程 2014年 5月 目 录 信号发生器设计 直流稳压电源设计 音频功率放大电路设计 温度控制电路设计 信号发生器设计 一、实验任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、实验要求 基本性能指标：频率范围100Hz~1kHz；输出电压：方波Up-p≤24V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p1V。 扩展性能指标：~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性 方波trs（1kHz，最大输出时），三角波r△2%，正弦波r5%。 1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：2和图4图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值Vm应接近晶体管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路 图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP1调节三角波的幅度，RP2调整电路的对称性，并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。C1、C2、C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要可设置n个波段范围。 ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值Up-p。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数rr△；表征方波特性的参数是上升时间tr。 仿真结果： 仿真数据如下，方波----三角波----正弦波，且符合实验设计要求。 直流稳压电源设计 一、实验任务 设计一直流稳压电源并进行仿真。 二、实验要求 基本性能指标： (A1)输出直流电压＋5V，负载电流200mA。 (B1) +3V~ +9V，连续可调；(2) IOmax=200mA；(B3) 稳压系数 S≤5×10-3；(B4) △UO≤5mV。 扩展性能指标：扩展直流稳压电源的输出电流使10mA≤IO≤1.5A。 三、实验方案 直流稳压电源设计框图和直流稳压电源基本电路分别如图1和图2所示： 图1 直流稳压电源框图 图2 直流稳压电源基本电路 主要原理是：电源变压器将交流电网220V的电压所需的电压，然后通过整流电路将交流电压变成通过滤波电路加以滤除，得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。 通过每只二极管的平均电流为： 每只二极管承受的最大反向电压为： 滤波电路亦可分为电容滤波、电感滤波、Π型滤波等多种滤波电路，而在小功率电源电路设计中多用电容滤波电路。当在接上滤波电容后，UO会明显增大，其大小与时间常数RLC有关，通常情况下，RLC＝(3~5)T/2（T为电网电压周期）。 稳压电路有二极管稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压电路等，可根据具体要求选择合适的电路形式（具体原理可查阅相关资料）。 稳压电源的性能指标： 最大输出电流IOmax：电源的输出电压UO应不随负载电流IOL而变化，随着负载RL阻值的减少，IOL增大，UO减小，当UO的值下降5%时，此时流经负载的电流定义为IOmax（记下IOmax后迅速增大RL，以减小稳压电源的功耗）。 输出电压：指稳压电源的输出电压，也是稳压器的输出电压。当输入电压为额定值时，可直接用电压表测量。 纹波电压：指叠加在输出电压UO上的交流分量。可用示波器观测其峰-峰值或者有效值。 稳压系数：指在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即 输出电阻：稳压电路输入电压一定时，输出电压变化量△UO与输出电流变化量△IO之比，即 (UI为常数) 四、电路仿真与分析 仿真电路图如下： 仿真结果： 仿真数据如下，产生+5V直流电压，且符合实验设计要求。