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南昌大学实验的报告电子线路的设计与测试
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。
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