多功能流水燈設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書(編輯修改稿)
2024-08-30 01:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 N溝道MOSFET與P溝道MOSFET構(gòu)成，可使信號雙向傳輸，如果將不同VIN值所對應(yīng)的P溝道MOSFET與N溝道MOSFET的導(dǎo)通電阻并聯(lián)，（b）并聯(lián)結(jié)構(gòu)下Ron隨輸入電壓(VIN)的變化關(guān)系，如果不考慮溫度、電源電壓的影響，Ron隨Vin呈線性關(guān)系，將導(dǎo)致插入損耗的變化，使模擬開關(guān)將產(chǎn)生總諧波失真(THD)。此外，Ron也受電源電壓的影響，通常隨著電源電壓的上升而減小。 （a） (b)（a）模擬開關(guān)原理圖（b）模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻與輸入電壓關(guān)系（2）模擬開關(guān)輸入有嚴(yán)格的輸入信號范圍 由于模擬開關(guān)是半導(dǎo)體器件，當(dāng)輸入信號過低(低于零電勢)或者過高(高于電源電壓)時，MOSFET處于反向偏置，當(dāng)電壓達(dá)到某一值時()，此時開關(guān)無法正常工作，嚴(yán)重者甚至損壞。因此模擬開關(guān)在應(yīng)用中，一定要注意輸入信號不要超出規(guī)定電壓的范圍。 （3）注入電荷 應(yīng)用機械開關(guān),我們當(dāng)然希望Ron越低越好，因為低阻值可以降低信號的損耗。然而對于模擬開關(guān)而言，低Ron并非適用于所有的應(yīng)用，較低的Ron需要占據(jù)較大的芯片面積，從而產(chǎn)生較大的輸入電容，在每個開關(guān)周期其充電和放電過程會消耗更多的電流。時間常數(shù)t=RC，充電時間取決于負(fù)載電阻(R)和電容(C)，一般持續(xù)幾十納秒。這說明低Ron具有更長的導(dǎo)通和關(guān)斷時間。為此，選擇模擬開關(guān)應(yīng)該綜合權(quán)衡Ron和注入電荷。 （4）開關(guān)斷開時仍會有感應(yīng)信號漏出 這一特性指的是當(dāng)模擬開關(guān)傳輸交流信號時，在斷開情況下，仍然會有一部分信號通過感應(yīng)由輸入端傳到輸出端，或者由一個通道傳到另一個通道。通常信號的頻率越高，信號泄漏的程度越嚴(yán)重[5]。 （5）傳輸電流比較小 模擬開關(guān)不同于機械開關(guān)，它通常只能傳輸小電流，目前CMOS工藝的模擬開關(guān)允許連續(xù)傳輸?shù)碾娏鞔蠖鄶?shù)小于500mA。 （6） 邏輯控制端驅(qū)動電流極小 機械開關(guān)邏輯控制端的驅(qū)動電流往往都是毫安級，有時單純靠數(shù)字I/O很難驅(qū)動。而模擬開關(guān)的邏輯控制端驅(qū)動電流極小，一般低于納安級。因此，它完全可以由數(shù)字I/O直接驅(qū)動，從而達(dá)到降低功耗、簡化電路的目的。此次流水燈控制系統(tǒng)的設(shè)計用到的是CD4066，： CD4066內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖R為復(fù)位端，當(dāng)R端輸入高電平時、計數(shù)器置零態(tài)。CD4017具有自動啟動功能，即在電路進(jìn)入無效狀態(tài)時，在計數(shù)脈沖作用下，最多經(jīng)過兩個時鐘周期就能回到正常循環(huán)圈中，因此本控制器的CD4017未設(shè)置加電復(fù)位電路。為進(jìn)位輸出端，當(dāng)計數(shù)滿10個時鐘脈沖時輸出一個正脈沖。CD4017有CL和EN兩個計數(shù)輸入端，CL端為脈沖上升沿觸發(fā)端，若計數(shù)脈沖從CL端輸入，則EN端應(yīng)接低電平；EN端為脈沖下降沿觸發(fā)端，若計數(shù)脈沖從EN端輸入，則CL端應(yīng)接高電平，否則禁止輸入計數(shù)脈沖。取自CD4069的計數(shù)脈沖從其CL端{(lán)14}腳輸入，故EN端{(lán)13}腳接地?！珵橛嫈?shù)器的十個輸出端，輸出端送出的脈沖方波加到模擬開關(guān)CD4066[5]。3 流水燈控制電路的整體分析3 .1 原理圖電源部分（1）。 電源部分（2）電路中接到220V的市電網(wǎng)中經(jīng)變壓器變壓后為18V電壓再經(jīng)整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路后得到設(shè)計電路所需的相應(yīng)直流電源。（3）電路中C1的作用是防止電網(wǎng)污染，濾除電路中的高頻成份。由于在整個電路傳輸過程中會產(chǎn)生高頻成份會經(jīng)變壓器電路反饋到市電網(wǎng)中去，而這些高頻成份會對市電網(wǎng)中其它用戶的電器造成干擾而產(chǎn)生不可估計的損失，而電網(wǎng)中的高頻成份也會對電源電路產(chǎn)生不良的影響。由容抗Xc＝1∕WC得知，由于C是個容值很小的固定值但角頻率很大，即高頻成份經(jīng)過C1時，C1相當(dāng)于短路由此就濾除高頻成份，當(dāng)沒有高頻成份時C1對于50HZ的市電來說相當(dāng)于開路，因而C1能有效的防止電網(wǎng)污染[7]?！。?）由四個二極管組成橋式整流電路見圖31。在變壓器副邊電壓U2的正半周內(nèi)二極管VD1，VD2導(dǎo)通，VD3，VD4截止。在U2的負(fù)半周內(nèi)二極管VD1，VD2截止，而VD3，VD4導(dǎo)通。因而在正負(fù)半周內(nèi)都有電流流過后面的電路。. 橋式整流電路的波形圖輸出直流電壓（AV）是輸出電壓瞬時值U0在一個周期內(nèi)的平均值 （AV）＝= 由（）式說明在橋式整流電路中，負(fù)載上得到的直流電壓約為變壓器副邊電壓有效值的90%。如果要考慮到整流電路中的二極管正向電阻和變壓器等效內(nèi)阻上的壓降則輸出直流電壓的實際數(shù)值還要低一些。脈動系數(shù)S是輸出電壓基波的最大值與其平均值之比，即S＝ 在本課題中S＝＝。（5）在整流電路中輸出的電壓含有較大的脈動成份不能直接使用，因而我們要采取濾波的措施，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。在此我們利用電容在二極管導(dǎo)電時儲存一部分能量然后在二極管截止時再釋放出來，從而得到比較平滑的波形。在的正半周，當(dāng)二極管，導(dǎo)電時除了有一個電流流向負(fù)載外同時還有一個電流向電容充電，電容電壓的極性為上正下負(fù)。當(dāng)達(dá)到最大值以后開始下降，此時電容上的電壓將由于放電而逐漸下降。當(dāng)時，二極管，被反向偏置因而不導(dǎo)電，于是以一定的時間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律下降直到下一個半周。當(dāng)時二極管，導(dǎo)通。波形如圖實線所示。為了能得到比較好的濾波效果，在實際工作中經(jīng)常根據(jù)（）式來選擇濾波電容的容量。 其中T為電網(wǎng)交流電壓的周期。當(dāng)濾波電容的空容值滿足（）式可以認(rèn)為輸出直流電壓近似為≈,。本課題的 ≈﹡18≈
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