模电课程设计实验报告.docVIP

模电课程设计实验报告 实验内容：一、设计并制作一个能输出+5V电压的直流稳压电源，输入电压为直流9V。 二、利用课程设计（一）制作的电源、电压比较器、电压跟随器设计，驱动三极管，通过可调电阻，控制LED灯的点亮和熄灭。 实验要求：（1）设计出+5V直流稳压电源的电路原理图； （2）在万用板上焊接组装给定的元器件并进行调试，输入电压没有极性之分，输出电压+5V，并点亮电源指示灯（红色）； （3）设计一款电压比较器A，参考电压2.5V； （4）设计一款电压跟随器B，跟随电压比较器A的电压； （5）驱动三极管，通过可调电阻，实现对LED（绿色）灯的控制； （6）完成课程设计报告的撰写。 实验原理： 一、制作稳定电压源 采用二极管、集成运放、电阻、稳压管、电容、二极管、LED发光二极管等元件器件。输入电压为9V的直流电源经桥式整流电路和滤波电路形成稳定的直流电源，稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。整体功能结构如图 1、单相桥式整流电路 为了将电压转换为单一方向的电压，通过整流电路实现。查阅资料可知单相整流电路有单相桥式整流电路（全波整流电路）。桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器次级电压的极性分别导通，将变压器次级电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。单相桥式整流电路，具有输出电压高，变压器利用率高、脉动系数小等优点。所以在电路中采用单相桥式整流电路。 2、滤波电路 电路图为 整流后的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，会影响电路的正常工作。一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。所以需通过低通滤波电路，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压。在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足RLC=(3~5)T/2的条件，为了获得更好的滤波效果，电容容量应选得更大些。 3、稳压电路 电路采用LM7805为稳压管，使得输出电压为5V的稳定电压；LED灯管是电源指示灯，470欧姆的电容是为了报复LED灯。 电路图为 LM7805实物图为 LM7805参考特性为 综合上述，稳定电源的电路图为 二、设计一个电压比较器、电压跟随器，并且通过可调电阻控制LED灯的点亮和熄灭。 1、电压比较器 电路图为 电压比较器是集成非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。下图为一个简单的电压比较器和他的传输特性曲线 电压比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”?端)?及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的变化如图(b)所示。在时间0～t1时，VAVB；在t1～t2时，VBVA；在t2～t3时，VAVB。在这种情况下，Vout的输出如图(c)所示：VAVB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VBVA时，Vout输出低电平。 在本实验中，参考电压为2.5V接反相输入端，参考电压通过两个电阻分压获得；通过滑动变阻器调节通向输入端的电压，以此获得不同的输出电压。 2、电压跟随器 电路图为 电压跟随器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，是最常用的阻抗变换和匹配电路。电压跟随器常用作电路的输入缓冲级和输出缓冲级。作为整个电路的高阻抗输入级，可以减轻对信号源的影响。作为整个电路的低阻抗输出级，可以提高带负载的能力。电压跟随器一般由晶体管或集成运算放大器构成。本实验所用到的跟随器为集成运算电压跟随器。 集成运放电压跟随器电路如下图所示。它实际上就是Rf=0，R1=∞，反馈系数F=l时的同相输入放大器。由于集成运放本身的高增益特性，用集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗，几乎不从信号源汲取电流，同时具有极低的输出阻抗，向负裁输出电流时几乎不在内部引起电压降，可视为电压源。 电压跟随器 3、控制LED灯的亮灭 电路图为 在直流电源中，通过电压比较器以及电压跟随器来确定三极管2N3904的基极电压、基极电流，从而确定集电极电流。只要集电极不小于5mA，那么LED就可以发光。 仿真实验结果： 心得体会： 通过这次设计实验我体会到以下几点????? 1 ：对自己的动手能力是个很大的锻炼。? ???? 2：通过这次专周实验也培养了我