数控直流稳压电源的设计..doc

数字电子技术基础 课 程 设 计 题目名称：数控直流稳压电源的设计 姓 名： 杜镇丞 学 号： 班 级： 06级7班 指导教师： 汪金刚 重庆大学电气工程学院 2008年6月 数控直流稳压电源 一、设计要求 ■运用所学的数字电子知识，和模拟电子知识进行电路设计。 ■设计出的直流电源要求输出精度高，步进电压在0.1V 左右，并且调整方便。 ■使用通用器件 ■要求输出电压在0~9.9V 技术指标 ■工作电压：2-6V(典型5V) ■工作电流：4.5mA(5V时) 2.5mA(3V时) ■稳压输出值：0?9.9V ■步进电压值：0.1V ■输出纹波电压：≤10mV ■输出电流：5A 随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展.本文所介绍的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用数字显示，主要用于要求电源精度比较高的设备，或科研实验电源使用，并且此设计，没有用到单片机，只用到了数字技术中的可逆计数器，D/A 转换器，译码显示等电路，具有控制精度高，制作比较容易等优点。通过设计巩固学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；通过使用电路CAD 软件Protel 99 se ,了解到计算机辅助设计(CAD)的智能化。 此数控直流稳压电源共有六部分，步进电压精确到0.1V 控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A 转换电路），数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。为了实现上述几部分的正常工作，需要另制±15V，和±5V 的直流稳压电源，及一组未经稳压的12V~17V 的直流电压。此下所讲的数控电源主要就是对此组电压进行控制，使输出0~9V 的稳定的可调直流电压。此原理方框图如下图1 所示。 一、 “+”, “-”键控制的可逆计数器的设计 Multisim设计电路如下： 此部分电路主要用两按钮开关作为电压调整键，与可逆计数器的加计数CPU 时钟输入端和减计数CPD 时钟输入端相连，可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块74LS192 级联而成。74LS192 是双时钟，可预置数，异步复位，十进制（BCD 码）可逆计数器。 1.1 工作原理 由于输出电压从0V 到9.9V 可以调节，所以74LS192 两计数器总计数范围即0~99）,而74LS192 本身为十进制可逆计数器，所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的， PL 是低电平有效的预置数允许端，PL=0 时，预置数输入端P0~P3 上的数据被置入计数器。MR是高电平有效的复位端，MR=1 时，计数器被复位，所有输出端都为低电平。CPU 是加计数时钟，CPD 是减计数时钟，当CPU=CPD=1 时，计数器处于保持状态，不计数。当CPD=1，CPU 由?0?变为?1?时，计数器的计数值加?1?；当CPU=1，CPD 由?0?变?1?时，计数器的计数值减1?。TCU 是进位输出端，当加计数器达到最大计数值时，即达到9 时，TCU 在后半个时钟周期（CPU=0）内变成低电平，其他情况均为高电平。TCU 是借位输出端，当减计数器计到零时，TCD在时钟的后半个周期（CPD=0）内变成低电平，其他情况下均为高电平。为实现100 进制的计数可把第一块芯片的TCU，TCD 分别接后一级的CPU，CPD 就可以级联使用，这就达到了0~99 的计数。1.2操作方式 当单刀双掷开关向上时，计数器为加计数器，点击电路左上方按钮，即开始计数； 当单刀双掷开关向下时，计数器为减计数器，点击电路左上方按钮，即开始计数。 2 数字显示电路的设计Multisim仿真如下： 三、D/A 转换电路（数模转换器）的设计 Multisim仿真如下： 工作原理：在multsim中，我选用了VDAC元件进行数模转换，其功能为 V0=（1/256）×（D1×1+D2×2+D3×4+D4×8）Multisim仿真如下： 反相求和电路的公式为 -V0=(Vi1×R1/R)+(Vi2×R2/