【正文】 0mV，如不是，則需要調(diào)節(jié)電位器 R4使兩端電壓為 100mV。 ICL7107 的供電電源 如圖 18所示， ICL7107 芯片需要 +5V和 5V的雙電源供電。 ICL7660是哈里斯公司采用 CMOS工藝制成的高效率、小功率、低壓直流電源變換器，亦稱 DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器，國 產(chǎn)型號為 5G7660，它不僅能將單電源轉(zhuǎn)換成對稱輸出的雙電源，還能通過幾片串聯(lián)方式獲得多倍壓輸出，其空 載時轉(zhuǎn)換效率高達 %，帶負載后轉(zhuǎn)換效率仍可達 95%， ICL7660 本身耗電小于 ，卻能向負載提供 10~20mA 的電流，其外圍電路十分簡單，只需接兩只電容即可工作。這樣，在三極管的 “C” 極有放大的交流信號，把這個信號通過 2只 4u7電容和 2支 1N4148二極管，構(gòu)成倍壓整流電路，可以得到負電壓供給 ICL7107 的 26腳使用。 4 穩(wěn)壓直流電源的測試 電源的輸出顯示精確度與紋波測試 測試方法為空載狀態(tài)下電源的輸出接萬用表和示波器然后將電源的輸出顯示數(shù)值與萬用表顯示數(shù)值相比較，在示波器上可以觀察到電源的紋波還有最大值、最小值和峰 峰值。其中系列 1為電源顯示數(shù)值，系列 2為萬用表實測值 圖 17 測試數(shù)據(jù)的折線圖 1 26 示波器測試數(shù)據(jù)的折線圖如圖 18所示。 紋波的示意圖如圖 19所示： 27 圖 19 紋波的示意圖 電源顯示 、 、 圖 2圖 2圖 23所示。 29 表 5 負載阻值 100Ω 時不同電壓下的電流數(shù)值 電壓（ V） 電流（ mA） 將使電源的輸出為 9V，改變變阻器的阻值， 20Ω 為步進，測出電流 的數(shù)值 。 30 表 7 輸出電壓 12V時不同負載阻值下的電流數(shù)值 電 阻 (Ω) 電 流（ mA） 100 120 140 160 180 5 穩(wěn)壓直流電源的實物圖 通電后的工作情況 如圖 24所示，電路通電后正常工作，能實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)的功能，而其輸出穩(wěn)定，數(shù)顯電壓表正常工作。 在此次數(shù)字顯示可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計中，充分的體現(xiàn)出大學(xué)的知識是綜合性的，是一個培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力靈活運用個方面知識的具有挑戰(zhàn)性的課題。本設(shè)計的輸出電壓精度比較高，而且輸出可調(diào)，可以作 實驗電源使用。 通過本次的畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)過的專業(yè)知識得到了很大的鞏固，也使我學(xué)習(xí)的各種知識得到了有機的整合，實現(xiàn)了理論與實際的真正意義的結(jié)合。ARM7畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用百例 [M].北京電子工業(yè)出版社2022 [9] 李海鯤 ,Proteus在單片機課程設(shè)計中的應(yīng)用 [J].電 腦知識與技術(shù) ,2022 年 35期 [10] 樓然苗 ,51單片機設(shè)計實例 [M].北京：北京航空航天技術(shù)出版社 ,2022 附錄 1 系統(tǒng)總圖 33 。從中能夠加強自我認知，認識到自己在哪方面有欠缺，一邊能在日后的學(xué)習(xí)或工作中得到改進和提高。主要的原因是我們平常大多數(shù)時間是學(xué)習(xí)理論知識，很少機會自己動手設(shè)計電路。但是，經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)我對知識的掌握程度有了很大的提高，更是很好地培養(yǎng)了我的動手能力，使我獲益良多。 體會 經(jīng)過幾個月的奮斗，終于把我的畢 業(yè)設(shè)計完成了。 表 6 輸出電壓 9V時不同負載阻值下的電流數(shù)值 電 阻 (Ω) 電流（ mA） 100 120 140 160 180 將使電源的輸出為 12V，改變變阻器的阻值， 20Ω 為步進，測出電流 的數(shù)值。 將變阻器的阻值調(diào)至 100Ω ，使電源的輸出為 5~12V， 1V為步進 ， 測出電流 的數(shù)值 。 圖 18 測試數(shù)據(jù)的折線圖 2 紋波是一個直流電壓中的交流成分。 24 表 3 電源的測試數(shù)據(jù) 電源顯示數(shù)值（ V） 萬用表實測值（ V） 最大值 Vmax（ V） 最小值 Vmin（ V） 峰 峰值 Vpp（ V） 600 400 400 400 400 400 400 400 600 400 400 400 400 400 400 400 400 600 600 600 隨機抽取的幾組數(shù)據(jù)如表 4所示。 23 圖 16 單電源供電的 ICL7107 電路原理圖 經(jīng)過考慮，最終選擇了方案三，因為這樣做既節(jié)省成本，又方便焊接且滿足設(shè)計要求。 GNDVDD(5V)IN4148Diode10uFC110uFC212345678ICL7660GNDVO=5V 圖 15 ICL7660+5V轉(zhuǎn) 5V電路原理圖 這種方案也是比較常用的方案，但是缺點也是增加了電路成本。 T R 1T RA N 2 P 3 SC14 7 0 uC24 7 0 uC34 7 0 uC44 7 0 uB R 1K B P C 8 0 0VI2VO3GND1U17 9 0 5VI2VO3GND1U27 9 0 6 圖 14 正負 5V供電電源原理圖 這種電路時標(biāo)準的雙電源電路，能夠穩(wěn)定提供正負 5V的直流電壓，但是需要用到7805和 7905穩(wěn)壓模塊，增加了電路成本。這樣，校準工作就算完 成了。 R1選用 100KΩ的金屬膜電 21 阻， R2選用 2KΩ的多圈可調(diào)精密電阻， R3選用 24KΩ的金屬膜電阻， R4 選用 1KΩ的多圈可調(diào)精密電阻， R5選用 47KΩ的金屬膜電阻， R6選用 100KΩ的金屬膜電阻。 如果需要需要測量的電壓大于 200mV，就要通過分壓電路來實現(xiàn)。 參考電容 ： Cref 1uF C1為參考電容，我們?nèi)?。 振蕩器頻率 ： fosc = Cosc 50pF 20 Rosc 50KΩ fosc = 48K Hz (典型值 ) 振蕩周期 ： Tosc = RC/ 所以， 38腳的 C4取 100pF， 39腳的 R5取 100KΩ 。 因為本設(shè)計不需要用到 20V以上的電壓值，所以此數(shù)顯電壓表的量程為 。ICL7107是應(yīng)用得比較成熟的芯片，二這種三位半的 ADC的顯示精度對于本設(shè)計已經(jīng)足夠了。 制作數(shù)字電壓表有很多種方法，現(xiàn)在市面上很多種芯片都可以用作數(shù)字電壓表的核心。 l n( )cocR I R IRC RI? ??? 要使保護起到作用， uc4 (∞ )必須大于 ，即： 5 I? 顯示電路 在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。 根據(jù)圖 15，可得以下公式： 45 4 4 4()cR cduU R C udt? ? 5 4R Ri i i?? 由于 R4 R5，所以 iR5 iR5因此 i約等于 iR5。通過設(shè)定 R C4的值，使充電時間 τ 大于電機啟動時間 δ ， Q1(9013)處于截止?fàn)顟B(tài)，電機啟動到穩(wěn)定狀態(tài)后，電流恢復(fù)到工作電流。 電路的過流保護原理圖如圖 12所示。 但是 ，基于成本的考慮，對于電源性能要求不是很高的場合，可采用帶有過流保護的集成穩(wěn)壓電路，同樣能滿足產(chǎn)品的要求。若令 Rθ d 表示散熱片到周圍空氣的熱阻， Rθ ’表示加散熱片后結(jié)到空氣的總熱阻，則 Rθ ’ =Rθ A+Rθ d。 16 穩(wěn)壓器的最大允許功耗取決于芯片的最高結(jié)溫 TJM,當(dāng) TTJM時穩(wěn)壓器才能正常工作。由于它內(nèi)部還是線性穩(wěn)壓，因此功耗比較大。 輸入至少要比輸出高 2V，否則不能調(diào)壓。但是 ,由于并聯(lián)的泄流電阻不能隨輸出電壓的變化而變化 ,如果要保證 317穩(wěn)壓塊在輸出電壓為 ,其輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流 ,則在 317 穩(wěn)壓塊的輸出電壓為 37V時 ,流過泄流電阻的電流就太大了 ,這樣不僅浪費了電能 ,而且增加了 317穩(wěn)壓塊的負擔(dān) ,不是一種妥當(dāng)?shù)霓k法。當(dāng) 317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時， LM317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。 其次是 317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱 為最小泄放電流。 首先 317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是 Vo＝ — 37V（高輸出電壓的 317穩(wěn)壓塊 15 如 LM317HVA、 LM317HVK 等，其輸出電壓變化范圍是 Vo＝ — 45V），所以 R2/R3的比值范圍只能是 0— 。 1， 2腳之間為 。 317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如 LM317HVH、 W317L等。啟動 14 電路的作用是在剛接通電流輸入電壓的時候，是調(diào)整管、放大電路和基準電源等建立各自的工作電路，而當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作是啟動電路被斷開，影響穩(wěn)壓電路的性能。放大短路將基準電壓與從輸出端得到的采樣電壓進行比較，然后再放大并送到調(diào)整管的基極。第二方面，由于電網(wǎng)電壓并不穩(wěn)定，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，整流電路的輸出電壓直接與變壓器副邊電壓有關(guān)，因此輸出直流電壓也相應(yīng)的發(fā)生變化。 13 圖 10 橋式整流、電容濾波時的電壓、電流波形 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路是整個設(shè)計之中一個很重要的組成部分，幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源供電才能正常工作。對于橋式整流電路來說，脈動電壓峰值為 2U2， C的充電周期等于交流電源周期 T的一半，即 C≥ (3~5) T2RL，式中 RL為整流后的等效負載電阻，經(jīng)過考慮，本設(shè)計取 C為 2200uF。電容濾波電路原理圖如圖 9所示。一般的情況下只適用于低電壓，大電流的場合。所以我們需要在整流電路之后加入濾波電路進行濾波，才能得到穩(wěn)定的直流電壓。橋式整流電路電壓和電流波形如圖 7所示。流過 整流管的平均電流： 2D IiI ? 2 oi RI I I? ? 21 0 .0 1RR adj AI I I? ? ? 10 式中 Ii 為穩(wěn)壓器的輸入電流， IR IR Iadj 分別為流過 R R2，以及調(diào)整端的電流，則： oD II ? ? 考慮到電容充電電流的沖擊，正向電流一般取平均電流的 2～ 3 倍。 在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。在小功率整流電路中，常見的集中整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。 整流濾波電路 因為課題需要 5V12V 的穩(wěn)壓直流電，所以需要用到 220V轉(zhuǎn) 18V的變壓器把高壓的交流電轉(zhuǎn)成低壓交流 電。由于穩(wěn)壓器在 1∶ 1的深度負反饋下工作，當(dāng)輸出端負載為容性的某一值時，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。 8 T R 1T RA N 2 P 2 SB R 1DF 0 0 5 MC12 2 0 0 uC20 .1 uD1DI O DE L E DR11kVI3VO2ADJ1U1L M 3 1 7 LR2P O TR32 0 0 RD61 N40