【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 反應(yīng)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣情況，包括波紋電壓及溫度系數(shù)，穩(wěn)定度，等效內(nèi)阻等因素。穩(wěn)壓電源的性能，主要從以下四方面的來要求： （ 1）穩(wěn)定性好 當(dāng)輸入電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，一般要求輸出電壓的變化很小。穩(wěn)定度指標(biāo) S 是輸出與輸入電壓之間的函數(shù)，而穩(wěn)壓電源克服輸入電壓所需的能力是穩(wěn)定度指標(biāo)的反映。當(dāng) 輸入電壓一定時(shí)，穩(wěn)定指標(biāo) S 越小，電源的穩(wěn)定度越高，輸出電壓的變化越小。 （ 2）輸出電阻小 輸出電壓應(yīng)基本保持不變，即不隨負(fù)載而變化。輸出電壓和負(fù)載電流的變化量之比等于輸出電阻。穩(wěn)壓電源性能要優(yōu)質(zhì)，即輸出電阻在 到 1Ω之間。 （ 3）電壓溫度系數(shù)小 外界溫度的變化會(huì)使輸出電壓發(fā)生漂移運(yùn)動(dòng)。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，穩(wěn)壓電源不會(huì)發(fā)生變化，輸出電壓的漂移運(yùn)動(dòng)被有效地抑制，同時(shí)為了保持輸出電壓穩(wěn)定，溫度系數(shù) KT 用輸出電壓的漂移表示。 （ 4）輸出電壓紋波小 輸出電壓為 50Hz 或 100Hz 的交 流分量，通常用有效值或峰值表示紋波電壓。穩(wěn)壓電源對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，紋波電壓經(jīng)整流濾波電路的整流濾波后，在很大程度上減少，穩(wěn)壓系數(shù) S正比于減少的倍數(shù)。 3 系統(tǒng)中各模塊的設(shè)計(jì) 7 V i n1GND2V ou t3 12 12 1234 2 2 0 VTUC1C2 C3C41 2 V5 0 H Z 圖 穩(wěn)壓電源電路圖 由濾波電容 C1 和 C3 電壓變壓器 B， D1 到 D4 構(gòu)成橋式整流電路，是消除 C2，C3 產(chǎn)生的自激震蕩。高交流電壓通過變壓器變換成低交流電壓，再經(jīng)過橋式整流電路 D1 到 D4 的整流和濾波電容 C1，在固定式三端穩(wěn)壓器的輸入和接大地端形成不穩(wěn)定的直流電壓（通常情況下該電壓會(huì)隨負(fù)載或市電電 壓而發(fā)生變化）。會(huì)對(duì)其進(jìn)一步的穩(wěn)壓和 C3 的再次濾波，高精度的電壓從輸出端輸出，且直流輸出電壓的穩(wěn)定性非常好。 振蕩電路部分 的 設(shè)計(jì) 不需外接輸入信號(hào)，就能將直流能源轉(zhuǎn)換成具有固定的波形，幅度和頻率的交流輸出的電路是振蕩電路的特性（如圖由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器所示）。 圖 電路圖 圖 工作波形 由定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器圖 商丘工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 振蕩電路是能產(chǎn)生方向和大小都為周期函數(shù)的電路， 由于 555 內(nèi)部比較器具有較高的靈敏度，而且采用差分放大電路，這時(shí)當(dāng)電源溫度變化時(shí)，振蕩頻率幾乎保持不變。因此需調(diào)節(jié) R1 的阻值，來控制 f 的改變，目標(biāo)值為 1Hz 的每秒脈沖信號(hào)，閘門信號(hào)就有它得出。 震蕩器由 IC1(NE555)和 C1， R1 和 R2組成。 R R2， C1決定其震蕩頻率，經(jīng)分析知道振蕩頻率為 f 為 比 R1與 R2 的和。代入數(shù)據(jù)計(jì)算振蕩頻率約為 。IC1(NE555)的引腳 3 輸出多諧振蕩器產(chǎn) 生脈沖信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管 SE303工作。發(fā)射管 SE303 向外發(fā)出紅外線，注意紅外線頻率和振蕩頻率應(yīng)該保持相同。 紅外接收控制電路部分設(shè)計(jì) 紅外接收解調(diào)電路的設(shè)計(jì) 紅外接收控制電路是用具有一體化紅外發(fā)送和接收 ,鎖相環(huán)電路，解調(diào)塊接收 電路組成的。它具有體積小，接受角度寬，功耗低，無需外部元件，靈敏度高，抗光電干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)。 LM567，固態(tài)繼電器，電磁閥，開關(guān)放大電路構(gòu)成控制電路。如圖 接收解調(diào)控制電路所示。 V i n1GND2V o u t3 1234 T1 U1C1 C2C3C4123 t VCC L M 5 67 JR1C5C6C7C8R5R4U4T2U3R2R3U222 0VI C 23586 圖 接收解調(diào)控制電路 音頻解 碼電路 LM567即 IC2 是由 1 片鎖相環(huán)組成的，封裝類型為 8腳雙列直插，信號(hào)輸入端為引腳 3，引腳 5， 6 上的阻容元件的頻率決定引腳 3 的頻率。 R5， C8 和 3 系統(tǒng)中各模塊的設(shè)計(jì) 9 IC2 組成振蕩器； IC2 內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率由 R5， C8 決定； LM567 的引腳 3為信號(hào)端，引腳 8 為邏輯輸出端，它由集電極開路的晶體管組成， 100 毫安為其最大電流，電壓為 ～ 9V 就能確保 LM567 正常工作，工作頻率應(yīng)為 ～ 500kHz，8mA 是其靜態(tài)工作電流。當(dāng)人或物超出被測(cè)距離范圍時(shí)， IC1接到發(fā)射電路發(fā)射的紅外脈沖，并對(duì)其放大然后送到 IC2 的引腳 3 輸出， IC2 的引腳 8 就會(huì)輸出高電平，三極管 U4 被截止，繼電器斷電處于斷開狀態(tài)，電磁閥停止動(dòng)作，水龍頭自動(dòng)停止放水。當(dāng)人或物位于被測(cè)范圍時(shí)， IC1 即三端穩(wěn)壓器由于接受到紅外光，信號(hào)就會(huì)輸入到 IC2 的引腳 3，所以引腳 8 輸出低電平， U4 便開始導(dǎo)通，進(jìn)而繼電器 K吸合，常開觸點(diǎn)閉合，電磁閥 Y 接通，電壓 220V， Y 開始動(dòng)作，使水龍頭自動(dòng)出水， LED開始發(fā)出綠色光源，此時(shí)水龍頭便開始正常工作。反之，電磁閥不工作，無水流流出來。其內(nèi)部原理圖如圖 所示 圖 紅外接收控制電路內(nèi)部原理圖 光電傳感器在 各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中光電傳感器是一種能將光轉(zhuǎn)換成電的關(guān)鍵元器件，它把光信號(hào)比如紅外線，紫外光輻射和可見光轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，由一個(gè)接收器的光 敏三極管或固態(tài)光敏二極管和一個(gè)發(fā)射紅外光的固態(tài)發(fā)光二極管組成的。 本論文選用反射式光電傳感器，因?yàn)樗腥缦聝?yōu)點(diǎn)：檢 測(cè)距離長(zhǎng)， 對(duì)檢測(cè)物體的限制少，便于調(diào)整，分辨率高，響應(yīng)時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)和可實(shí)現(xiàn)顏色判別。 發(fā)光二極管一般采用的是低電壓供電，供電電壓大約在 6 到 24V 之間，發(fā)光二極管用 磷化鎵等半導(dǎo)體材料制成的，能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示元器件裝置設(shè)備。 LED 發(fā)光原理是通過半導(dǎo)體 PN 結(jié)中的電子與空穴在復(fù)合時(shí)產(chǎn)生光子。但不同的材料，發(fā)光顏色和導(dǎo)通電壓也不一樣。由于發(fā)光二極管由 PN結(jié)構(gòu)成，有單向?qū)щ娦?，因此也可廣泛應(yīng)用于各種儀表，家電，電子電路等設(shè)備中，作電平指示或電源指示。它的優(yōu)點(diǎn)如下：光電效率高，耗電量少，使用壽命長(zhǎng)，安全可靠性強(qiáng)，有商丘工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 利于環(huán)保和對(duì)人有保護(hù)作用。 紅外接收二極管又叫紅外光電或者紅外光敏二極管。將光信號(hào)變成電信號(hào)是由紅外線接收管完成的，而由特殊材料制成的 PN 結(jié)是它的核心部 件，為了能更多更大面積的接到光線，盡量大的做 PN 結(jié)的接觸面積，同時(shí)盡量減小電極面積， PN 結(jié)的結(jié)深很淺大約小于 1 微米。這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)為光電轉(zhuǎn)換打下了堅(jiān)實(shí)的根基。此外和普通半導(dǎo)體二極管類似， SiO2 保護(hù)層焊在了硅片上， PN 結(jié)的邊緣靠它才能被保護(hù)起來。同時(shí)管子的穩(wěn)定也大大提高，暗電流也相應(yīng)的減小。紅外接收二極管工作在反向電壓，且反向電流很小，是在沒有光照的時(shí)候。當(dāng)有紅外光照時(shí)，部分紅外線光子由于攜帶能量從而進(jìn)入 PN 結(jié)，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使少量電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子空穴對(duì)。漂移運(yùn)動(dòng)是它們?cè)诜聪螂?壓作用下產(chǎn)生的。光的強(qiáng)度越大，反向電流隨之變大。 電壓放大電路的設(shè)計(jì) 電壓放大電路采用 LM741 集成運(yùn)算放大器（如圖 LM741 集成運(yùn)算放大器所示）。 LM741 運(yùn)算放大器具有短路保護(hù)和調(diào)失調(diào)電壓為零，性能高，功耗低的性能，無需外部頻率對(duì)其進(jìn)行有效的補(bǔ)償就能工作的元器件。 LM741 的管腳功能是：調(diào)零端為引腳 5，輸入端為引腳 6，正電源端為引腳 7，引腳 8為懸空端，調(diào)零端為引腳 1，反相輸入端為引腳 2，同相輸入端為引腳 3，負(fù)電源端為引腳 4。引腳圖如圖 LM741 引腳功能圖所示。內(nèi)部原理圖如圖 所示。 圖 集成運(yùn)算放大器圖 圖 引腳功能圖 放大器主要由輸入級(jí) ， 偏置電路 ， 中間放大級(jí) ， 輸出級(jí)四 個(gè)模塊 組成，如圖 所示。 3 系統(tǒng)中各模塊的設(shè)計(jì) 11 +Vcc Ui Uo 圖 放大電路的組成 它的等效電路圖如圖 所示 圖 放大電路的電路原理圖 差分 放大 級(jí) 中間 放大 級(jí) 互補(bǔ) 對(duì)稱 輸出 級(jí) 偏置 電路 商丘工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 音頻 譯碼器 的設(shè)計(jì) 本次使用的音頻譯碼器采用 LM567 鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)里面包含 VCO 電流控制振蕩器，鑒相器和反饋濾波電路。音頻譯碼器的模塊包含晶體管開關(guān)和穩(wěn)定的鎖相環(huán)路，當(dāng)音頻限制在某個(gè)固定值時(shí)，接地方波便可產(chǎn)生。當(dāng)輸入信號(hào)位于通頻帶范圍之內(nèi)時(shí)，晶體管的對(duì)地開關(guān)需要連接，電路由 Q 與 I 檢波器，電壓控制振蕩器構(gòu)成，確定譯碼器頻率的中間值，用外接元器件來設(shè)定輸出延遲和中心頻率帶寬。它主要用于解調(diào)和遙控編碼譯碼，振蕩，調(diào)制電路。 LM567 的基本工作狀況類似一個(gè)低壓電源開關(guān)，要想開關(guān)接通，它必須接收，較窄頻帶內(nèi)的輸入音調(diào)。通用的 LM567還可以用做鎖相環(huán)電路和波形可變發(fā)生器。當(dāng)其作為音調(diào)控制開關(guān) 并運(yùn)用時(shí)，所檢測(cè)的中心頻率必須設(shè)定在 到 500KHz 的取值范圍， 14%內(nèi)的任何值是檢測(cè)帶寬設(shè)定中心頻率的范圍。可以通過選擇外電容和電阻在一個(gè)寬時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)開關(guān)輸出延遲做某些改變。 LM567 的管腳功能是：輸出濾波為引腳 1，回路濾波為引腳 2，輸入端為引腳 3，正電源端為引腳 4（電壓最大值需為 12V），輸出端為引腳 8，接地端為引腳 7，定時(shí)電容端為引腳 6，定時(shí)電阻端為引腳 5。 LM567 的引腳功能圖如圖 所示和 LM567的內(nèi)部原理圖如 圖 所示。 輸出濾波 1 8 輸出 7 地 回路濾波 2 輸入 3 6 定時(shí)電容 5 定時(shí)電阻 V+ 4