Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真（第2版） 教学课件 ppt 作者 978-7-302-25687-8第4章 电子技术综合设计.ppt

第4章  电子技术综合设计 4.1 直流可调稳压电源设计 4.2 四路彩灯 在这一章里，我们对电子技术课程中的几个典型的综合实例进行设计、分析和仿真，目的在于使读者对模拟电子技术和数字电子技术中常用的仿真元件及仪器有个基本的掌握，帮助大家更好地理解和学习电子技术，同时对Proteus在电子线路设计中的强大功能能够牢固掌握和灵活运用。 4.1 直流可调稳压电源的设计 本节我们一起来设计一个模拟电子技术中常用的电路，通过例子对Proteus各种功能的综合应用更加得心应手。 直流稳压电源是大家颇为熟悉的电路了，这里我们设计一个可调直流稳压电源，具体要求如下： 输出电压在1.25V~37V可调； 最大输出电流为1.5A； 电压调整精度达0.1%。 1. 题目分析 直流稳压电源的作用是通过把50Hz的交流电变压、整流、滤波和稳压从而使电路变成恒定的直流电压，供给负载，如图4-1所示。设计出的直流稳压电源应不以电网电压的波动和负载的变换而改变。 可调式稳压器件LM117/LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM117/LM317 的输出电压范围是1.25V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。 LM117/LM317在 1.25V 至 37V 之间连续可调。调整端的电流可忽略不计，因而有 其中，UREF是集是稳压器件的输出电压，为1.25V。如图4-2所示，改变R2的值，UO的值即可改变。当R2短路时，UO最小，为UREF即1.25V；当R2大于零时，UO都大于UREF，最大可达37V。 (1) 变压电路 直流电源通常从市电取电，把220V、50Hz的单相交流电先降压，变成所需的交流电，然后再整流。根据桥式整流电路和电容滤波电路的输出与输入电压的比例关系，从输出电压的最大值37V倒推，可以算出所使用的降压变压器的副边电压有效值应为29V左右。 从Proteus的元件库中取变压器“TRAN-2P2S”，在原边接交流电源“ALTERNATOR”，原副边分别接交流电压表，且变压器的原副边同时接地，并与后面直流部分电路共地。 打开交流电源的属性对话框，把频率改为50Hz，把幅值改为300V左右，运行仿真，观察原边交流电压表的读数，再次修改交流电源的幅值，直到原边电压表的读数为220V为止。 打于变压器属性对话框，按照本章前面介绍的变压器的变比与电压的关系，保持原边电感值为1H不变，修改原副边的电感值为0.033H左右，运行仿真，直到副边交流电压表的读数为29V左右。变压电路的仿真图如图4-4所示。 图4-4 变压电路的仿真图 (2) 整流及滤波电路 整流采用常用的二极管桥式整流电路。在Proteus的元件库中寻找“BRIDGE”，取出此通用二极管整流桥，放置在电路中，注意接法。 根据经验，一般滤波电路常用的滤波电容有2200μF和1100μF两种，但要注意它的耐压值要大于电路中所承受的电压，并注意电压的极性的接法是上正下负，如图4-5所示。 图4-5 整流及滤波电路 (3) 集成稳压电路 集成稳压电路的核心器件是LM317，在实际应用中要注意加装散热片。为了保护集成器件在接反的状态下不被烧毁，在输入、输出端之间以及输出与调节端之间分别接反向保护二极管1N4003，如图4-6所示。 一般设R2为100~200Ω，典型值为120Ω，这里设为200Ω。在实际接线时，这个电阻应尽可能地靠近LM317元件来接，因为本应是LM317内部电阻。 由上面的公式算出滑动变阻器的最大值为4.92kΩ，取典型值4.1kΩ，这样最大值达不到37V，理论上只有32V左右，仿真时显示为33.5V，有些误差，并且最小值也比1.25V小。 电容C2和C3分别为去抖和滤波作用。C2并联在滑动变阻器两端，可防止滑动变阻器在调节过程中由于抖动而产生的谐波，一般经验值为10μF。C3为输出侧二次滤波，其目的是去掉输出电压波形中细小的波纹。C1与C3的关系一般为22倍。 可调直流稳压电源的完整电路如图4-7所示。 4.2 四 路 彩 灯 四路彩灯是数字电路设计中一个非常有趣的课题，结合Proteus会使整个设计和分析快捷而轻松。题目设计要求如下： 共有四个彩灯，分别实现三个过程，构成一个循环共12秒； 第一个过程要求四个灯依次点亮，共4秒； 第二个过程要求四个灯依次熄灭，共4秒，先亮者后灭； 最后4秒要求四个灯同时亮一下灭一下，共闪4下。 4.2.1 核心器件74LS194简介 其实这个题目主要考察的是四位双向通用移位寄存器74LS194的灵活应用，四个灯可用四个发光二极管表示。74LS194的引脚图如图4-8所示。 74