【正文】 ____________________________________________________________________________________ 15 變化不能影響其輸出電壓，所以電壓串聯(lián)負反饋減少了電路的輸出電阻。 必須指明，本章所分析的反饋是指人為地通過外部元件的正確連接所產(chǎn)生的反饋，不討論在放大電路中諸如晶體管內(nèi)反饋所形成的寄生反饋。反饋放大電路組成框圖如圖所示： 圖 5反饋原理框圖 圖 5 表示沒有反饋的放大電路，稱為基本放大電路； F表示反饋網(wǎng)絡，反饋網(wǎng)絡 — 般由電阻元件組成。綜合上面的可知，電壓跟隨器的特點是：電壓增益小于 1而接近 1，輸出電壓與輸入電 壓是同相的，輸如電阻高，輸出電阻桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 13 低。集電極輸出電路有短路自動保護作用。現(xiàn)在就晶體管串聯(lián)負反饋提出兩種穩(wěn)壓輸出的模塊方案。調(diào)整管是閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構，其余部分是反饋控制支路 必須的，原理圖如下： 圖 1串聯(lián)式反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源原理框圖 圖 2串聯(lián)式反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)模式 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 11 從框圖上可以看出，輸入電壓 U I經(jīng)過調(diào)整元件調(diào)節(jié)之后，變成穩(wěn)定 的輸出電壓 Uo，其執(zhí)行動作是在誤差比較放大器的控制下進行的。同時以數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號以達到控制輸出的目的。為了減少溫度對取樣電路的分壓比的影響，取樣電阻應該采用金屬膜電阻。并聯(lián)管子應該選特性基本相同的，以便使輸出電流由各管平均分配。 omi II ? 據(jù)所要求的穩(wěn)壓電路的輸出電紋波電壓 oU~ 和穩(wěn)定系數(shù) S，可以確定穩(wěn)壓電路的輸入紋波 。交流電網(wǎng)的電壓的波動勢必會反映到整流濾波的電路的輸出電壓上，即隨之升高而上升，隨之下降而下降。確定了穩(wěn)壓電路的輸入電壓和電流，也就確定了整流 濾波 電路的要求。二是要從經(jīng)濟實惠方面考慮，在確保達到技術指標的前提下，電路越簡單越好，少一個元件，從經(jīng)濟上來說，就少花錢，從可靠性上來說，就少了一個出故障的環(huán)節(jié)，相對來說就提高了可靠性。 2． 2 直流線性穩(wěn)壓 電源設計的一般方法 在進行串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源的設計時，首先要根據(jù)設計任務下達的指標和要桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 7 求對電路的結構形式進行選擇，然后對個元器件的參數(shù)進行計算，最后在根據(jù)設計任務提出的質(zhì)量指標，如穩(wěn)壓系數(shù)，輸出電阻等對電路進行驗算和核實。 (7)溫度漂移和溫度系數(shù) 環(huán)境溫度的變化影響元器件的參數(shù)變化，從而引起穩(wěn)壓器輸出電壓變化，稱之為溫度漂移，常用溫度系數(shù)表示漂移大小。絕對穩(wěn)壓系數(shù)表示負載不變時穩(wěn)壓電源輸出直流變化量 oU? 與輸入電網(wǎng)電壓變化量 iU? 比， K= oU? / iU? ，它表示輸入電網(wǎng)電壓變化引起多大的輸出變化。產(chǎn)生不穩(wěn)定的原因如下： ⑴ ，電網(wǎng)輸入電壓的不穩(wěn)定性。其詳細介紹如下所述。進行軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。在現(xiàn)代諸多電子設備中，對電源的 功 率 要 求不高，但對性能指標要求很高，最嚴格的是穩(wěn)定性。 28 上位機程序 流程圖 28 程序流程框圖 18 線性穩(wěn)壓輸出模塊設計 8 線性穩(wěn)壓輸出的構思與形成 3 直流線性穩(wěn)壓電源概述 2 設計任務 2 2 方案產(chǎn)生 7 設計比較放大器 21 輔助電源模塊設計 33 串口模塊信的調(diào)試 37 附錄 本設計就是對這種電源設計的一種嘗試和探討。輸出電壓精度為 5%，電源輸出電流最大為 50mA。如電視機要求 220V 電網(wǎng)電壓變化不超過177。即使不是這兩種情況，負載電阻有很小的變化都會引起穩(wěn)定電源輸出電壓和電流的變化。 10%時，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對變化量，一般穩(wěn)壓電源電源電網(wǎng)調(diào)整率為等于或小于 1%， %， %。 2． 1． 4 穩(wěn)壓電源的分類 按對 象分為直流和交流穩(wěn)壓器；按穩(wěn)壓方式分為參數(shù)穩(wěn)壓和反饋調(diào)整穩(wěn)壓器，參數(shù)穩(wěn)壓器主要利用元件的非線性實現(xiàn)穩(wěn)壓。設計計算只要有三方面的內(nèi)容，一是對整流濾波電路提出設計要求，如整流輸出電壓及電流等，并根據(jù)對它的要求和條件設計整流濾波電路。所謂使用指標是指輸出電壓，輸出電流及其調(diào)節(jié)范圍。如果管壓降過大，它的好處是好似相輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍加寬。 )(m ax ?? ii UU )(m in ?? ii UU 也就是說，當電網(wǎng)電壓變化177。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)整管時應該滿足耐壓和最大功耗的要求。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。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 10 2． 2． 6 設計比較放大器 比較放大器將取樣電路取來的電壓信號 nU 與基準電壓 WU 進行比較，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。輔助電源就用三端集成穩(wěn)壓器來實現(xiàn)。更具體點說，就是反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓調(diào)整率，負載調(diào)整率等主要技術指標性能方面，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。集電極輸出式電路中，因為負載接在調(diào)整管的集電 極上，調(diào)整管也有放大功能，等于穩(wěn)壓電路多了一級放大，所以穩(wěn)壓系數(shù)大。另外，它對電路仍然有放大作用，由于它具有這樣的優(yōu)點，致使電壓跟隨器獲得了廣泛地應用。因為在實際放大電路中，輸出信號 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，所以可認為基本放大電路只能將凈輸人信號 idX 正向送到輸出端。圖中，集成運算放大器 A 為基本放大電路， 1R ， fR 構成反饋網(wǎng)絡，它的輸入端與基本放大電路、負載電阻 RL 相并聯(lián) 連接，由因可得反饋信號 )/( 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。 這樣反饋信號的變化就能全部的反應凈輸入，其反饋效果就九很好。因為 VA 一般為十幾萬以上，1beU 2beU 一般為 1 伏以下。在目前最流行集散控制系統(tǒng)為一位上位機，多位下位機。它要求通信雙方都具有完整獨立的發(fā)送和接受能力。停止位用來表示字符的結束，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，也為下一幀作好準備，只要在接收到“ 0”就是新的一幀的開始。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。波特率放生器可用定時器 T1和 T2 構成的。在方式 0中，當發(fā)送完第 8位后由硬件將該位置位。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），一個起始位（ 0），一個停止位（ 1）。檢測 電路檢測到這個條件時， 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”信號發(fā)出的第 10 個周期后將 SEND 信號撤除并將發(fā)送中斷標志位 TI 置 1。當采樣到的 3個值總至少有 2 個相同時，這個值就被接收，這樣處理可以防止干擾。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 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。使用 MAX232 芯片即可以實現(xiàn)兩者之間的電平轉(zhuǎn)換。此時 ceV增大，吸引電子能力加強，使非平衡電子流向集電區(qū)．在基區(qū)復合的機遇減少，使 bI 減小，故 曲線向右移動。當 VVce 0? 時，相當 c 和 e 短接，兩個PN結均加正向電壓，發(fā)射區(qū)、集電區(qū)均發(fā)射電子，方向相反，故 VIc 0? .當 ＞ ceV ＞ 0V 時， cI 隨 ceU 增大而增大 (Ice 急劇上升 )。三極管工作在放大區(qū)時稱為“放大狀態(tài)”。 Ib＝ 0 所對應的曲線上擊穿點電壓 U（ br） ebo 是基極開路時的集一射極擊穿電壓，輸出特性曲線上的擊穿都是集電結雪崩擊穿。因此要選在變壓器次級電壓 U2的 倍以上。根據(jù)材料的不同有鍺，硅和砷花鎵二極管，二極管的 PN 結有點接觸，面接觸平面接觸型三種結構，由于 PN結的面積很小，不能承受高的反向電壓和大電流，但極間電容小，適用與高頻信號檢波，脈沖電路或微小電流的整流。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。對于數(shù)據(jù)信號：邏輯“ 1” （傳號）的電平低于 3V，邏輯“ 0”（空號）的電平高于 +3V；對于聯(lián)絡控制信號：接通狀態(tài)（ ON）即信號有效（邏輯 1）的電平高于 +3V，斷開狀態(tài)（ OFF）即信號無效（邏輯 0）的電平低于 3V。 MAX232 芯片外部引腳和內(nèi)部結構 ： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 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 15V 高壓電源不方便的缺點，使得 MAX232 芯片使用起來非常方便。這里選用 CW7805 三端固定集成芯片。所以選用 12V穩(wěn)壓二極管 即可。電容 C1 是濾波的。因此要選在變壓器次級電壓 U2 的 倍以上。至此，所有的硬件電路的設計已經(jīng)完成，綜合各個模塊可以得出總體電路的 表 3變壓器容量和變動率 容量 W 變動率（％） 容量 W 變動率（％） 10 35 70 12 15 25 100 30 17 200 7 50 15 300 6 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 27 3． 1． 4總電路圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 28 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 29 圖 11 單片機穩(wěn)壓電源電路原理圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 _____