【正文】 ax ?? ii UU )(m in ?? ii UU 也就是說，當(dāng)電網(wǎng)電壓變化177。 )83( ??? oi UU 在確定整流濾波電路的輸出電流iI時(shí)，一方面要滿足輸出負(fù)載電流 oI 的要求，另外要保證供給調(diào)整管，放大管正常工作的工作電流，所以它應(yīng)該大于穩(wěn)壓電路的最大 輸出電流omI。為了確保調(diào)整管在各種不利的 條件下可靠的工作，并保證管子安全的工作，在選擇調(diào)整管時(shí)應(yīng)該滿足耐壓和最大功耗的要求。 如果采用兩只晶體管復(fù)合， VT1應(yīng)該滿足前面的條件， VT2 則要滿足如下的條件： 0201 cece BVBV ? omcm II ?2 /β 1 2m in2 *)( cmoimcm IUUP ?? 當(dāng)要求穩(wěn)壓電路輸出電流超過幾安培以上時(shí)，調(diào)整管要用多管并聯(lián)。取樣電阻 R2 上的電壓 UR2 近似為 202 RUUR ? / )( 21 RR ? = wbeW UUU ?? 2 )/1( 210 RRUU W ?? = nUW/ Uw/n 式中的 )/( 212 RRRn ?? 稱為取樣電路的分壓比，改變分壓比可改變輸出電壓。要使 比較放大管的基極電流 2beI 的變化不影響取樣電路的分壓比， 那么 取樣電路的電流應(yīng)遠(yuǎn)大于放大管的基極電流，但又不能太大，否則取樣電路的耗損也要增大，考慮這兩方面的利弊，通常取流過取樣電路的電流不大于最大輸出電流 omI 的十分之一。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 10 2． 2． 6 設(shè)計(jì)比較放大器 比較放大器將取樣電路取來的電壓信號(hào) nU 與基準(zhǔn)電壓 WU 進(jìn)行比較，并把二者的差值電壓放大后去控制調(diào)整管，以穩(wěn)定輸出電壓。 2. 3 方案及其模塊的構(gòu)思與形成 從前面的任務(wù)分析中可以構(gòu)思出如下的方案：采用晶體管的線性穩(wěn)壓和將輸出電壓反饋回輸入端的電壓串聯(lián)負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)直流線性穩(wěn)壓。輔助電源就用三端集成穩(wěn)壓器來實(shí)現(xiàn)。一般情況下，它包括調(diào)整管，取樣電路，基準(zhǔn)穩(wěn)壓源，誤差比較放大器等主 要部分。更具體點(diǎn)說，就是反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率等主要技術(shù)指標(biāo)性能方面，都比參數(shù)型的穩(wěn)壓電源要提高（ 1+Kt+K*N）。這種電路的具體工作原理見后面的分析。這種接法與發(fā)射極輸出方式不同，否則就成為正反饋，喪失穩(wěn)壓能力。通常 R5是負(fù)載電阻的十倍左右。集電極輸出式電路中，因?yàn)樨?fù)載接在調(diào)整管的集電 極上，調(diào)整管也有放大功能，等于穩(wěn)壓電路多了一級(jí)放大，所以穩(wěn)壓系數(shù)大。為降低輸出電阻，應(yīng)選用β較大的三極管。另外，它對(duì)電路仍然有放大作用，由于它具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，致使電壓跟隨器獲得了廣泛地應(yīng)用。包含反饋?zhàn)饔玫姆糯箅娐贩Q為反饋放大電路。因?yàn)樵趯?shí)際放大電路中，輸出信號(hào) 0X 經(jīng)由基本放大電路的內(nèi)部反饋產(chǎn)生的反向傳 輸作用很微弱而可略去，所以可認(rèn)為基本放大電路只能將凈輸人信號(hào) idX 正向送到輸出端?？芍?fA ＝ idf XX / 。圖中，集成運(yùn)算放大器 A 為基本放大電路， 1R ， fR 構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，它的輸入端與基本放大電路、負(fù)載電阻 RL 相并聯(lián) 連接，由因可得反饋信號(hào) )/( 11 fof RRRUU ?? ，反饋電壓 fU 取樣于輸出電壓 oU ， fU 與 oU 成正比，故為電壓反饋。如當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，使得輸出 oU 增大，由于foi UUU ?? ， iU 不變，于是 idU 變小，就維持了輸出電壓的基本穩(wěn)定。 這樣反饋信號(hào)的變化就能全部的反應(yīng)凈輸入，其反饋效果就九很好。 因?yàn)?)/(* 11 fof RRRUU ?? 。因?yàn)?VA 一般為十幾萬以上，1beU 2beU 一般為 1 伏以下。（見后面的調(diào)試部分） 從前面的的推導(dǎo)可知，輸出 oU 只取決于 refU ，值得注意的是，調(diào)整管 VT1 的調(diào)整作用依靠 oU 與 refU 之間的偏差來調(diào)整實(shí)現(xiàn)的，所以必須有偏差才行，如果 oU絕對(duì)不變那么就不能取到調(diào)整的作用了，故此系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)有差調(diào)整系統(tǒng)。在目前最流行集散控制系統(tǒng)為一位上位機(jī)，多位下位機(jī)。串行一般要涉及兩個(gè)問題： ● 計(jì)算機(jī)發(fā)送信息時(shí)，必須將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù) 。它要求通信雙方都具有完整獨(dú)立的發(fā)送和接受能力。線路不傳送時(shí)空閑位為“ 1”。停止位用來表示字符的結(jié)束，一定要是邏輯“ 1”，接收端接收到停止位后，知道上一幀傳送以完畢，也為下一幀作好準(zhǔn)備，只要在接收到“ 0”就是新的一幀的開始。數(shù)據(jù)的傳 送速率即使波特率。其格式包括： 幀格式的約定：起始位為 0，數(shù)據(jù)位是 5～ 8 位。 雙方聯(lián)絡(luò)信號(hào)設(shè)置：制定主機(jī)發(fā)送的命令字和設(shè)置從 機(jī)的狀態(tài)字。波特率放生器可用定時(shí)器 T1和 T2 構(gòu)成的。 （ 3） TB8：在方式 2和方式 3 中要發(fā)送的第 9位，由軟件置位或清 0。在方式 0中，當(dāng)發(fā)送完第 8位后由硬件將該位置位。而在其他的工作方式中，則在接收到停止位時(shí)有硬件將該位置位，由軟件清 0。方式 1 的通信格式為每幀 10 位，其中包括 8 位數(shù)據(jù)位（先低后高位），一個(gè)起始位（ 0），一個(gè)停止位（ 1）。當(dāng) SEND 信號(hào)有效時(shí)，發(fā)送開始。檢測 電路檢測到這個(gè)條件時(shí)， TX 控制器移位寄存器作最后一次的移位輸出，在一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完后，也就在“寫 SUBF”信號(hào)發(fā)出的第 10 個(gè)周期后將 SEND 信號(hào)撤除并將發(fā)送中斷標(biāo)志位 TI 置 1。而對(duì) RXD 端的采樣是以 16 倍于波特率的速度進(jìn)行的。當(dāng)采樣到的 3個(gè)值總至少有 2 個(gè)相同時(shí)，這個(gè)值就被接收，這樣處理可以防止干擾。當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)逐位從右邊移入接收寄存器時(shí)，原有的 1則從左邊移出。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 19 波特率的產(chǎn)生 波特率即在串行通信中每秒傳送的數(shù)據(jù)位。 AT89C51 單片機(jī)通過串口直接接收 PC機(jī)傳送來的串行數(shù)據(jù)，然后把接收的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。使用 MAX232 芯片即可以實(shí)現(xiàn)兩者之間的電平轉(zhuǎn)換。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 20 3 詳細(xì)設(shè)計(jì) 在詳細(xì)設(shè)計(jì)中 ,主要包括電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)和軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì) .對(duì)硬件來說 ,主要是根據(jù)任務(wù)對(duì)前面的模塊方案的電氣實(shí)現(xiàn)上進(jìn)行設(shè)計(jì) .包括電氣關(guān)系計(jì)算 ,器件選擇等 .對(duì)軟件設(shè)計(jì)來說 ,由于在進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)的同時(shí) ,也考慮到軟件的設(shè)計(jì) .所以兩者具有互相照應(yīng)的關(guān)系 . 電 路設(shè)計(jì) 在電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)中，包括有線性穩(wěn)壓輸出模塊，數(shù)字調(diào)控模塊，串行通信模塊數(shù)字顯示模塊輔助電源模塊的設(shè)計(jì)。此時(shí) ceV增大，吸引電子能力加強(qiáng)，使非平衡電子流向集電區(qū)．在基區(qū)復(fù)合的機(jī)遇減少，使 bI 減小，故 曲線向右移動(dòng)。 在輸出回路中 cI 與 ceU 的關(guān)系可以用如下的函數(shù)關(guān)系式來表述。當(dāng) VVce 0? 時(shí)，相當(dāng) c 和 e 短接，兩個(gè)PN結(jié)均加正向電壓，發(fā)射區(qū)、集電區(qū)均發(fā)射電子，方向相反，故 VIc 0? .當(dāng) ＞ ceV ＞ 0V 時(shí)， cI 隨 ceU 增大而增大 (Ice 急劇上升 )。此時(shí)發(fā)射結(jié)壓降 beU =(典型值 )，而飽和壓降 ceU =。三極管工作在放大區(qū)時(shí)稱為“放大狀態(tài)”。 bI =0V 時(shí)，相當(dāng) c和 e開路，此時(shí)， cI ≈ceoI .當(dāng) cI ＜ ceoI 時(shí)，三極管未開啟（不工作）。 Ib＝ 0 所對(duì)應(yīng)的曲線上擊穿點(diǎn)電壓 U（ br） ebo 是基極開路時(shí)的集一射極擊穿電壓，輸出特性曲線上的擊穿都是集電結(jié)雪崩擊穿。 (2)指發(fā)射極開路時(shí)集電極與基極間允許加的最高反向電壓。因此要選在變壓器次級(jí)電壓 U2的 倍以上。 a%，則電容的耐壓值必須滿足： Uc≥ U2*（ 100+a） *+U2*ε UF 變壓器的次級(jí)線圈的電流有效值 在電容濾波電路中，變壓器次級(jí)除了供給負(fù)載電流外，還要向電容充電，其電流瞬時(shí)值很大。根據(jù)材料的不同有鍺，硅和砷花鎵二極管，二極管的 PN 結(jié)有點(diǎn)接觸，面接觸平面接觸型三種結(jié)構(gòu)，由于 PN結(jié)的面積很小，不能承受高的反向電壓和大電流，但極間電容小，適用與高頻信號(hào)檢波，脈沖電路或微小電流的整流。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 23 （ 2） 正向壓降 Vf（平均值）整流二極管通過額定整流電流時(shí)，在極間產(chǎn)生的壓降。其主要的參數(shù)如下： ① 穩(wěn)定電壓 Vz 在穩(wěn)壓范圍內(nèi)，通過規(guī)定的反向電流在極間產(chǎn)生的電壓降叫穩(wěn)定電壓。 ④ 最大耗散功率 Pzm 在給定使用條件下，允許的最大功率。對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)：邏輯“ 1” （傳號(hào)）的電平低于 3V，邏輯“ 0”（空號(hào)）的電平高于 +3V；對(duì)于聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)：接通狀態(tài)（ ON）即信號(hào)有效（邏輯 1）的電平高于 +3V，斷開狀態(tài)（ OFF）即信號(hào)無效（邏輯 0）的電平低于 3V。由于邏輯 1 和邏輯 0 用相反的電壓表示，使兩種狀態(tài)之間的電壓差較大，這就極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? MAX232 芯片外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 24 MAX232 芯 片可完成 TTL 與 EIA 雙向電平轉(zhuǎn)換，且內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，工作電壓 +5V 便可，克服了 MC1488/MC1489 需使用正負(fù) 15V 高壓電源不方便的缺點(diǎn)，使得 MAX232 芯片使用起來非常方便。 MAX232 把 TTL/CMOS 電平（ 05V）轉(zhuǎn)換成 RS232 的電平（ +10 10V），還能完成相反的轉(zhuǎn)換。這里選用 CW7805 三端固定集成芯片。根據(jù)所要得到的電壓，可作如下設(shè)計(jì) [3]。所以選用 12V穩(wěn)壓二極管 即可。穩(wěn)壓二極管是為了產(chǎn)生 +12V的電壓以提供給。電容 C1 是濾波的。那么它的輸入端就應(yīng)該至少有 35V。因此要選在變壓器次級(jí)電壓 U2 的 倍以上。變壓器的額定功率 ： P=U2*Io=*= 所以變動(dòng)率為 17%。至此，所有的硬件電路的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，綜合各個(gè)模塊可以得出總體電路的 表 3變壓器容量和變動(dòng)率 容量 W 變動(dòng)率（％） 容量 W 變動(dòng)率（％） 10 35 70 12 15 25 100 30 17 200 7 50 15 300 6 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 27 3． 1． 4總電路圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 28 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 29 圖 11 單片機(jī)穩(wěn)壓電源電路原理圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 _____