模擬電子課程設(shè)計(jì)-- 欠電壓保護(hù)提示電路的設(shè)計(jì)

1、<p>　　《模擬電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目 欠電壓保護(hù)提示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　專業(yè)班級 通信工程一班 </p><p>　　學(xué) 號

2、 </p><p>　　院 （系） 信息工程學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時間 2013年5月30日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p&

3、gt;　　1 課程設(shè)計(jì)的目的4</p><p>　　2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求4</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)4</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　3 設(shè)計(jì)方案與論證4</p><p><b>　　方案選擇與論證4</b></p>

4、<p>　　欠電壓指示電路的原理方框圖5</p><p>　　4 設(shè)計(jì)原理與功能說明6</p><p>　　4.1 元器件選用原理6</p><p>　　4.2 總體電路圖7</p><p>　　5 單元電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　5.1 電源模塊的設(shè)計(jì)8</p>&

5、lt;p>　　5.2 比較模塊的設(shè)計(jì)8</p><p>　　5.3 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)9</p><p>　　6 硬件的制作與調(diào)試10</p><p>　　6.1 電烙鐵的使用10</p><p>　　6.2 電子產(chǎn)品的調(diào)試與仿真11</p><p><b>　　7 總結(jié)13</

6、b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p>　　附錄一：總體電路原理實(shí)物圖16</p><p>　　附錄二：元器件清單17</p><p>　　1 課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　鍛煉自己動手的能力，通過選題 設(shè)計(jì)論證方案 畫出電路圖</p>

7、;<p>　　列出原件清單 買器材等，掌握模擬電路的設(shè)計(jì)方法，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　1． 學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。2． 學(xué)會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測試方法。3． 培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　2

8、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個欠電壓電網(wǎng)電壓異常指示器</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　根據(jù)電壓的變動在正常電壓范圍內(nèi)電壓指示燈綠燈亮電壓異常情況下紅燈亮，從而可以改變電壓起到保護(hù)用電

9、器的作用。要實(shí)現(xiàn)任務(wù)中提出的各個功能，需要分模塊設(shè)計(jì)電路：一、電源模塊——對整個電路提供電源；二、采樣及比較模塊——通過采樣電壓與比較電路的基準(zhǔn)電壓比較，將所得的輸出信號傳送給報(bào)警電路；三、報(bào)警模塊——電壓正?；虍惓r，代表不同狀況的指示燈亮，進(jìn)行報(bào)警 </p><p>　　3 方案的設(shè)計(jì)與論證 3.1 方案的選擇與論證</p><p

10、>　　設(shè)計(jì)并制作一個欠電壓電網(wǎng)電壓異常報(bào)警器。</p><p>　　（1.） 用兩個紅綠發(fā)光二極管制作指示器。</p><p>　?。?.） 使用電壓比較器實(shí)現(xiàn)欠電壓時的比較。</p><p>　?。?.） 設(shè)交流電網(wǎng)電壓的正常波動范圍為190V～250V（單相交流有效值），在此范圍內(nèi)，報(bào)警器電路亮綠燈。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于190V時，報(bào)警電路亮紅燈，實(shí)現(xiàn)電路報(bào)警。

11、</p><p>　　（4） 由于本設(shè)計(jì)為欠電壓保護(hù)電路，故忽略超電壓狀態(tài)，即只考慮電網(wǎng)電壓是否大于欠電壓臨界值（190V）。 要實(shí)現(xiàn)任務(wù)中提出的各個功能，需要分模塊設(shè)計(jì)電路：一、電源模塊——對整個電路提供電源；二、采樣及比較模塊——通過采樣電壓與比較電路的基準(zhǔn)電壓比較，將所得的輸出信號傳送給報(bào)警電路；三、報(bào)警模塊——電壓正?；虍惓r代表不同狀況的指示燈亮，進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　

12、　（5） 方案一：采用10 TO 1 的變壓器直接降壓，并用1A／50V的橋式整流電路進(jìn)行橋式整流，用RCπ型濾波器進(jìn)行濾波，最后用蜂鳴報(bào)警器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。</p><p>　　方案二：采用10 TO 1 的變壓器直接降壓，用半波整流電路整流，用電容濾波電路濾波，最后利用不同顏色的發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。</p><p>　　3.2 欠電壓指示電路的原理方框圖</p>&l

13、t;p>　　如圖電路原理方框圖包括五部分分別是降壓電路，整流濾波，比較電路，指示電路，采樣電路。 </p><p>　　4. 設(shè)計(jì)原理與功能說明</p><p>　　4.1 元器件選用原理</p><p>　　1. 變壓器、發(fā)光二極管（紅 綠）兩個等 （1） 220v-22v變壓器是根據(jù)交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榍冯妷褐甘倦?/p>

14、路的電壓，通過整流橋單向?qū)ǖ奶匦詫㈦娖皆诹泓c(diǎn)上下浮動的交流電轉(zhuǎn)換為單向的直流電，發(fā)光二極管是在電壓正常情況下綠燈亮，電壓異常情況下紅燈亮</p><p>　?。?） 電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系)： 當(dāng)”＋”輸入端電壓高于”－”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平； 當(dāng)”＋”輸入端電壓低于”－”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平； 電壓比較器

15、的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。 </p><p>　?。?） 集成運(yùn)放以對訊號進(jìn)行加法、減法、積分、微分等數(shù)學(xué)運(yùn)算。</p><p>　　輸入級：輸入級由差分式電路組成，利用它的電路對稱性可提高整個電路的

16、性能。 中間級：中間電壓放大級的主要作用是提高電壓增益，它可由一級或多級放大電路組成。 輸出級：輸出級的電壓增益為1，但能為負(fù)載提供一定的功率，電路有兩個電源供電。 偏置電路：它的作用是向各個放大級提供合適的偏置電流，使之具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)</p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，&l

17、t;/p><p>　　4.2 總體電路圖</p><p>　　1. 電路的工作原理</p><p>　　本電路是有五部分組成，分別是降壓電路主要由變壓器把高電壓降到合適的電壓，整流濾波由整流橋構(gòu)成用于提供電路濾波，提示電路中發(fā)光二極管主要是為了提示電壓的范圍是否正常，可以起到提前保護(hù)</p><p><b>　　5 單元電路設(shè)計(jì)&l

18、t;/b></p><p>　　5.1 電源模塊的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5-1 電源模塊圖</b></p><p><b>　　電源模塊說明：</b></p><p>　　電源模塊采用10 TO 1 的變壓器降壓，1A／50V橋式整流電路進(jìn)行整流，RCπ型為21.978V；通過由4

19、個相同型號的二極管組成的橋式整流電路后，得到14.725V直流電壓；再通過RCπ型濾波器和LM7812與LM7806的濾波、穩(wěn)壓功能，最終得到6.012V的直流電壓。此時即可根據(jù)電源模塊的輸出電壓算出門限電壓，V=6.012*190/220=5.19V</p><p>　　5.2 比較模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)欠電壓報(bào)警、保護(hù)的作用，故可以選擇簡單易于實(shí)現(xiàn)的單門限

20、電壓比較器來實(shí)現(xiàn)比較功能。單門限電壓比較器采用簡單的運(yùn)放OPAMP的反相輸入端接一個直流電源，其值即為電源模塊中所確定的門限電壓；同相輸入端則端接電源模塊的輸出電壓。從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓器、整流電路、濾波電路后與其基準(zhǔn)值相比較的目的。輸入從同相端進(jìn)，當(dāng)電網(wǎng)電壓比基準(zhǔn)電壓大時，比較器輸出電壓V向正向跳變；當(dāng)電網(wǎng)電壓比基準(zhǔn)電壓小時，比較器輸出電壓V向負(fù)向跳變；跳變的高度由報(bào)警電路中的穩(wěn)壓二極管所決定。</p><p&g

21、t;<b>　　5-2比較模塊圖</b></p><p>　　5.3 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5-3報(bào)警模塊圖</b></p><p><b>　　報(bào)警模塊說明：</b></p><p>　　報(bào)警模塊中，共并聯(lián)了三條支路。第一條支路由兩個對接的型號為02B

22、Z2.2的穩(wěn)壓二極管組成，它使電壓比較結(jié)束后，比較器的輸出電壓V能夠向正負(fù)兩個方向跳變，并且提供了±2.2V的跳變高度，從而使得相應(yīng)報(bào)警指示燈能夠亮或者是滅； 第二條支路由一個150Ω的電阻和一個紅色的LED發(fā)光二極管組成，其中150Ω的電阻用于保護(hù)發(fā)光二極管，當(dāng)電網(wǎng)電壓小于基準(zhǔn)電壓時，V向負(fù)向跳變，此時LED1截止，LED2導(dǎo)通，LED2發(fā)出紅光，表示電網(wǎng)欠電壓；第三條支路由一個150Ω電阻和一個綠色的LED發(fā)光二極管組成，

23、其中150Ω電阻用于保護(hù)發(fā)光二極管，當(dāng)電網(wǎng)電壓大于基準(zhǔn)電壓時，V向正向跳變，此時LED2截止，LED1導(dǎo)通，LED1發(fā)出綠光，表示電網(wǎng)電壓正常。</p><p>　　6 硬件的制作與調(diào)試</p><p>　　6.1 電烙鐵的使用</p><p>　　1. 新烙鐵使用前，應(yīng)用細(xì)砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一

24、層錫。這樣做，可以便于焊接和防止烙鐵頭表面氧化。舊的烙鐵頭如嚴(yán)重氧化而發(fā)黑，可用鋼挫挫去表層氧化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，才能使用。電烙鐵要用220V交流電源，使用時要特別注意安全。應(yīng)認(rèn)真做到以下幾點(diǎn)：電烙鐵插頭最好使用三極插頭。要使外殼妥善接地。使用前，應(yīng)認(rèn)真檢查電源插頭、電源線有無損壞。并檢查烙鐵頭是否松動。電烙鐵使用中，不能用力敲擊。要防止跌落。烙鐵頭上焊錫過多時，可用布擦掉。不可亂甩，以防燙傷他人。</p&

25、gt;<p>　　2. 焊接方法焊接 檢查 剪短（1） 右手持電烙鐵。左手用尖嘴鉗或鑷子夾持元件或?qū)Ь€。焊接前，電烙鐵要充分預(yù)熱。烙鐵頭刃面上要吃錫，即帶上一定量焊錫。（2） 將烙鐵頭刃面緊貼在焊點(diǎn)處。電烙鐵與水平面大約成60℃角。以便于熔化的錫從烙鐵頭上流到焊點(diǎn)上。烙鐵頭在焊點(diǎn)處停留的時間控制在2～3秒鐘。（3） 抬開烙鐵頭。左手仍持元件不動。待焊點(diǎn)處的錫冷卻凝固后，才可松開左手。（4） 用鑷子轉(zhuǎn)動引線，確認(rèn)

26、不松動，然后可用偏口鉗剪去多余的引線。</p><p>　　6.2 電子產(chǎn)品的調(diào)試與仿真</p><p><b>　　1. 仿真</b></p><p><b>　　總電路仿真圖 </b></p><p>　　（1） 電網(wǎng)電壓正常</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)基于電網(wǎng)電壓

27、的波動，但是軟件仿真難以實(shí)現(xiàn)波動的交流，所以我們選擇人為的改變電源的電壓值，從而模擬電網(wǎng)電壓的波動。為了模擬正常狀態(tài)下的電網(wǎng)電壓，現(xiàn)將電源電壓改為200V，并用萬用表測量比較器輸入端的電壓V，明顯比較器輸入端電壓V=5.525V 大于基準(zhǔn)電壓5.19V，報(bào)警電路LED1綠燈亮，表示此時電壓正常。可見，此時仿真得到的結(jié)果與假設(shè)并改變的電網(wǎng)電壓200V為正常電壓相一致。</p><p><b>　　（2）

28、電網(wǎng)欠電壓</b></p><p>　　同樣，為了模擬電網(wǎng)電壓的波動，我們?nèi)藶楦淖冸娫措妷褐?。為了模擬電網(wǎng)欠電壓，我們將電源電壓改為170V，并用萬用表測量比較器輸入端電壓V，明顯，比較器輸入端電壓V=4.767V 小于 基準(zhǔn)電壓5.19V，報(bào)警電路LED2紅燈亮，表示此時電網(wǎng)欠電壓?？梢?，此時的仿真結(jié)果與我們假設(shè)并改變的電網(wǎng)電壓亮，表示此時電網(wǎng)欠電壓?？梢姡藭r的仿真結(jié)果與我們假設(shè)并改變的電網(wǎng)電壓1

29、70V為欠電壓相一致。</p><p><b>　　調(diào)試</b></p><p>　　由于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱上沒有電源模塊中的LM7812和LM7806，而且也沒有報(bào)警電路中所需要的雙向穩(wěn)壓管（即可穩(wěn)定正負(fù)雙向電壓的二極管）和兩種不同顏色的發(fā)光二極管，所以在實(shí)驗(yàn)室中無法實(shí)現(xiàn)總電路圖中的效果。但是，根據(jù)本設(shè)計(jì)的發(fā)光二極管，所以在實(shí)驗(yàn)室中無法實(shí)現(xiàn)總電路圖中的效果。但是，根據(jù)本

30、設(shè)計(jì)</p><p>　　最基本的原理，我們簡化了電源模塊的設(shè)計(jì)，只是利用橋式整流電路和簡單的濾</p><p>　　波電路，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警，從而證明了設(shè)計(jì)原理的正確性。</p><p><b>　　7 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過兩周的模擬電子實(shí)訓(xùn)，首先要感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)和我組員的精心合作，沒有你們的幫

31、助我是無法完成課程設(shè)計(jì)的。</p><p>　　． 剛開始，我們設(shè)計(jì)的電路很非常簡單，但是經(jīng)過仿真運(yùn)行我們發(fā)現(xiàn)，由于電路整流、濾波的部分過于簡單，導(dǎo)致輸出電壓誤差大，并沒有達(dá)到我們想要的效果。非常幸運(yùn)，第二天我們就去了實(shí)驗(yàn)室，并且搭出了實(shí)際電路，然由于實(shí)驗(yàn)室沒有雙向二極管，實(shí)驗(yàn)最終還是沒能做出來，但是，在搭電路的過程中，老師為我們解答了許多我們不是很清楚的地方，使得我們后續(xù)的設(shè)計(jì)豁然開朗。在那之后的幾天，我

32、們查閱了很多資料，并且在一本參考書上找到了我們現(xiàn)在所用的電源模塊，經(jīng)過仿真我們發(fā)現(xiàn)，這樣的電源模塊能夠很精確的給出我們想要的結(jié)果。通過這次課程設(shè)計(jì)，我了解到，自己平時所學(xué)的知識都只是皮毛，而且?guī)缀鯖]能與實(shí)際生活相結(jié)合，導(dǎo)致在做設(shè)計(jì)時碰到一些簡單的實(shí)際問題時不知道怎么辦。所以，在今后學(xué)習(xí)中，我會在認(rèn)真學(xué)習(xí)書本上的知識的同時更加注重知識與實(shí)踐的結(jié)合，為今后的實(shí)際工作做準(zhǔn)備。</p><p>　　在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅

33、檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會腳踏實(shí)

34、地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)</p><p>　　在此感謝我們的*老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設(shè)計(jì)的每個實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)

35、的友誼。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室編，康華光主編：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（模擬部分高等教育出版社，2010年。</p><p>　　[2] 孫余凱 項(xiàng)綺明 等編著：《精選實(shí)用電子電路260例》電子工業(yè)出版社，2007年。</p><p>　　[

36、3] 冼凱儀 編著：《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》 華南理工大學(xué)出版社，2001年</p><p>　　[4] [美] J.馬庫斯 編著：《電子電路大全》 計(jì)量出版社，1985年。</p><p>　　[5] 中國計(jì)量出版社 組編《新編電子電路大全》 中國計(jì)量出版社，2001年</p><p>　　[6] 任為明 編著:《電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 中央廣播電視大學(xué)

37、出版社，1996。</p><p>　　[7] 黃培根 編著：《Multisim虛擬仿真和業(yè)余制版實(shí)用技術(shù)》 電子工業(yè)出版</p><p>　　[8] <<電子線路基礎(chǔ)>>,華東師范大學(xué)物理系萬嘉若,林康運(yùn)等編著,高等教育出版社.[9] <<電子技術(shù)基礎(chǔ)>>,華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編,康華光主編,高等教育出版社。[10] <&