【正文】 源為 0~200mV 可調(diào)。 R3用于電壓校準(zhǔn)。 參考電 壓 與輸入電壓的關(guān)系為 ： Vin = 2Vref 如果要求電壓表的量程 0~，參考電壓應(yīng)設(shè)置為 100mV。 如果需要需要測量的電壓大于 200mV，就要通過分壓電路來實(shí)現(xiàn)。由于我們電源的指標(biāo)是 5~12V，所以要求電壓表的量程為 0~20V。 下面以 20V來進(jìn)行分壓電阻（ Rx）的計(jì)算，這里我們設(shè)定 R4形成的參考電壓為 100mV， R2為 1KΩ ，落在 R2上的電壓降為 2100mV = ， Rx計(jì)算如下：2 0 0 . 2 990 . 2x URkI ?? ? ? ? 為了方便電阻選擇，選用 100 KΩ 電阻，其誤差可通過調(diào)整 R2來彌補(bǔ)。 元件的選擇 制作時，顯示用的數(shù)碼管為共陽型， 2 KΩ可調(diào)電阻最好選用多圈可調(diào)精密電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其他器件選用正品即可。 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。 C1選用 CCB電容， C2 選用 CCB電容， C3選用 ， C4選用 100 pF的 CCB電容。 ICL7107 的校準(zhǔn) 首先，先校準(zhǔn)參考電壓，用萬用表測 IC的 35和 36之間的電壓，是否為 100mV，如不是，則需要調(diào)節(jié)電位器 R4使兩端電壓為 100mV。然后，用萬用表測電源的輸出，如 ，然后通過調(diào)節(jié)電位器 R2，使 LED上的數(shù)值與萬用表上的一致。這樣，校準(zhǔn)工作就算完 成了。 經(jīng)過校準(zhǔn)后， ICL7107 和萬用表的絕對誤差只有 。 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。所以需要額外做一個供電電源，以下有三種方案： 方案一：用 7805和 7905三端集成芯片提供 +5V和 5V的電壓，正負(fù) 5V供電電源電路原理圖如圖 14所示。 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(fù) 5V供電電源原理圖 這種電路時標(biāo)準(zhǔn)的雙電源電路，能夠穩(wěn)定提供正負(fù) 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。 22 方案二：利用 LM317 集成穩(wěn) 壓模塊做一個 +5V 的電源，再利用 ICL7660 芯片把 +5V電源變成 5V的電源。 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(dá) %，帶負(fù)載后轉(zhuǎn)換效率仍可達(dá) 95%， ICL7660 本身耗電小于 ，卻能向負(fù)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。 ICL7660+5V轉(zhuǎn) 5V電路 原理圖如圖 15所示。 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(diǎn)也是增加了電路成本。 方案三：用 LM317集成穩(wěn)壓模塊制作一個 +5V 的電源，然后 用一只 NPN 三極管，兩只電阻，一個電感來進(jìn)行信號放大，把芯片 38腳的振蕩信號串接一個 20K－ 56K的電阻連接到三極管 “B” 極，在三極管 “C” 極串接一個電阻（為了保護(hù)）和一個電感（提高交流放大倍數(shù)），在正常工作時，三極管的 “C” 極電壓為 － 。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(fù)電壓供給 ICL7107 的 26腳使用。 完整顯示電路就如圖 16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?yàn)檫@樣做既節(jié)省成本，又方便焊接且滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過測試，數(shù)顯電壓表正常工作。 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。電源的測試數(shù)據(jù)如表 3所示。 24 表 3 電源的測試數(shù)據(jù) 電源顯示數(shù)值（ V） 萬用表實(shí)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(jī)抽取的幾組數(shù)據(jù)如表 4所示。 25 表 4 電源的測試數(shù)據(jù)（隨機(jī)） 電源顯示數(shù)值（ V） 萬用表顯示電壓數(shù)值（ V） 最大值 Vmax（ V） 最小值 Vmin（ V） 峰 峰值（ V） 600 400 400 200 600 600 400 萬用表測試數(shù)據(jù)的折線圖如圖 17所示。其中系列 1為電源顯示數(shù)值，系列 2為萬用表實(shí)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。其中系列 1為電源顯示數(shù)值，系列 2為最大值，系列 3為最小值。 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。直流電壓 本來應(yīng)該是一個固定的值， 但是很多時候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，由于濾波不干凈，就會有剩余的交流成分，即便如此，就是用電池供電也因負(fù)載的波動而產(chǎn)生波紋。 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。 圖 20 電源顯示 圖 21 電源顯示 28 圖 22 電源顯示 圖 23 電源顯示 負(fù)載能力測試 測試方法為：在直流穩(wěn)壓電源的輸出端接可變電阻，用萬用表測出電源的各種負(fù)載參數(shù)。 將變阻器的阻值調(diào)至 100Ω ，使電源的輸出為 5~12V， 1V為步進(jìn) ， 測出電流 的數(shù)值 。電壓和電流的對應(yīng)數(shù)值如表 5所示。 29 表 5 負(fù)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(jìn)，測出電流 的數(shù)值 。 電阻與電流的對應(yīng)數(shù)值如表 6所示。 表 6 輸出電壓 9V時不同負(fù)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(jìn)，測出電流 的數(shù)值。電阻與電流的對應(yīng)數(shù)值如表 7所示。 30 表 7 輸出電壓 12V時不同負(fù)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(shí)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(shí)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。 圖 24 通電后電路正常工作圖 31 6 結(jié)語 結(jié)論 電源的調(diào)壓范圍是 ，最大輸出電流為 ，電源的調(diào)壓精度較高，顯示準(zhǔn)確，紋波系數(shù)較低，能夠驅(qū)動小功率負(fù)載。 體會 經(jīng)過幾個月的奮斗，終于把我的畢 業(yè)設(shè)計(jì)完成了。在高興之余，也有很多感觸。 在此次數(shù)字顯示可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)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(dú)立思考能力靈活運(yùn)用個方面知識的具有挑戰(zhàn)性的課題。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己存在著很多的不足，對書本的知識運(yùn)用的也不是很熟練。但是，經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，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。 在本次設(shè)計(jì)的過程中，因?yàn)閷﹄妷旱募y波沒有特殊的要求，普通的穩(wěn)壓集成電路就基本可以滿足要求了。本設(shè)計(jì)的輸出電壓精度比較高，而且輸出可調(diào)，可以作 實(shí)驗(yàn)電源使用。在做設(shè)計(jì)的過程中，我遇到了很多難題和挫折，看似原理比較簡單的電路，要自己動手設(shè)計(jì)并且做出實(shí)物，其實(shí)是很難的一件事。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(jī)會自己動手設(shè)計(jì)電路。查找資料也花了比較多的時間，這提醒我們一定要學(xué)會理論聯(lián)系實(shí)際，把書本上的知識和實(shí)際的電路設(shè)計(jì)聯(lián)系起來，這無論對我們以后的學(xué)習(xí)或者工作都是有很大幫助的。 通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，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(jī)的整合，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際的真正意義的結(jié)合。不僅如此，還大大地提高了我的動手 能力，考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)搜索相關(guān)文獻(xiàn)，還有組織材料的綜合能力。從中能夠加強(qiáng)自我認(rèn)知，認(rèn)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(jìn)和提高。 32 參 考 文 獻(xiàn) [1] 邱關(guān)源 .電路 [M].北京：高等教育出版社， [2] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 [M].北京：高等教育出版社， [3] 李祥臣 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程 [M].北京：高等教育出版社， [4] 童詩白，華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， [5] 潘永雄， 沙河，劉向陽 .電子線路 CAD實(shí)用教程 [M].陜西：西安電子科技大學(xué)出版社，2022， 9 [6] 彭小峰 ,雷李 ,張里 .基于 Proteus和 Keil的整合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室 [J].重慶工學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版 ),2022年 04期 [7] 周潤景 ,張麗娜 .基于 Proteus的電路及單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與仿真 [M].北京 :航空航天大學(xué)出版社， 2022. 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