【正文】 即模擬電路接地端。(8)、DGND ：數(shù)字量地。圖 24 DAC0832 內(nèi)部結構圖 DAC0832 的工作方式DAC0832 可處于三種不同的工作方式：直通方式 ：當 ILE 接高電平， 、 、 和 都接數(shù)字地時，CS1WR2XFERDAC 處于直通方式，8 位數(shù)字量一旦到達 DI7～DI0 輸入端，就立即加到 8 位 D/A轉(zhuǎn)換器，被轉(zhuǎn)換成模擬量。例如在構成波形發(fā)生器的場合，就要用到這種方式，即把要產(chǎn)生基本波形的數(shù)據(jù)存在 ROM 中，連續(xù)取出送到 DAC 去轉(zhuǎn)換成電壓信號。單緩沖方式 ：只要把兩個寄存器中的任何一個接成直通方式，而用另一個鎖存器數(shù)據(jù)，DAC 就可處于單緩沖工作方式。一般的做法是將 和 都接2RXFE地，使 DAC 寄存器處于直通方式，另外把 ILE 接高電平， 接端口地址譯碼信CS號， 接 CPU 的 信號，這樣就可以通過一條 MOVX 指令，選中該端口，使1WR和 有效，啟動 D/A 轉(zhuǎn)換。CS雙緩沖方式 ：主要在以下兩種情況下需要用雙緩沖方式的 D/A 轉(zhuǎn)換。需在程序的控制下，先把轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸入輸入緩存器，然后在某個時刻再啟動 D/A 轉(zhuǎn)換。這樣，可先選中 端口，把數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器；再選中 端CS XFER口，把輸入寄存器內(nèi)容寫入 DAC 寄存器，實現(xiàn) D/A 轉(zhuǎn)換。在需要同步進行 D/A 轉(zhuǎn)換的多路 DAC 系統(tǒng)中，采用雙緩沖方式，可以在不同的時刻把要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)打入各 DAC 的輸入寄存器，然后由一個轉(zhuǎn)換命令同時啟動多個 DAC 轉(zhuǎn)換。先用 3 條輸出指令選擇 3 個端口，分別將數(shù)據(jù)寫入各 DAC 的輸入寄存器，當數(shù)據(jù)準備就緒后，再執(zhí)行一次寫操作，使 變低同時選通 3 個XFERD/A 的 DAC 寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換。 DAC0832 的應用圖 25 為單片機和 DAC0832 直通方式輸出連接圖，運放輸出電路輸出電壓為 UOUT＝－(D/256)*VREF, 例如上圖中向 DAC0832 傳送的 8 位數(shù)據(jù)量40H(01000000B), 則輸出電壓 UOUT=－(64/256)*5V= －，其輸出過程可用MOV P1 , 40H 一條指令完成。圖 25 DAC0832 直通方式連接圖第 3 章 方案論證 三種不同的方案 方案 1 此方案采用傳統(tǒng)的調(diào)整管方案，主要特點在于使用一套計數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能。其中二進制計數(shù)器的輸出經(jīng)過 D/A 變換后去控制誤差放大的基準電壓，以控制輸出步進。十進制計數(shù)器通過譯碼后驅(qū)動數(shù)碼管顯示輸出電壓值，為了使系統(tǒng)工作正常，必須保證雙計數(shù)器同步工作。框圖如圖 31 所示。圖 31 方案 1 方案 2 此方案不同于方案一之處在于使用一套十進制計數(shù)器，一方面完成電壓的譯碼顯示，另一方面其輸出作為 EPROM 的地址輸入，而由 EPROM 的輸出經(jīng) D/A 變換后控制誤差放大的基準電壓來實現(xiàn)輸出步進。由于只使用了一套計數(shù)器，回避了方案一中必須保證雙計數(shù)器同步的問題，但由于控制數(shù)據(jù)燒錄在 EPROM 中，使系統(tǒng)設計靈活性降低。框圖如圖 32 所示。圖 32 方案 2 方案 3 此方案的控制部分采用 8051 單片機，輸出部分是在 D/A 轉(zhuǎn)換之后，經(jīng)過穩(wěn)定的功率放大而得到，因為使用了單片機，整個系統(tǒng)可編程，使得系統(tǒng)靈活性大大增加?？驁D如圖 33 所示。圖 33 方案 3 三種方案的比較（1）數(shù)控部分方案一、二中采用中小規(guī)模器件實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片較多，造成控制電路內(nèi)部接口信號繁瑣，中間相互關聯(lián)多，抗干擾能力差（例如方案一中的雙計數(shù)器一旦出現(xiàn)計數(shù)不同步時，會導致顯示電壓或輸出電壓不一致） 。在方案三中采用了 8051 單片機完成整個數(shù)控部分的功能，同時 8051單片機作為一個智能化的可編程器件，便于系統(tǒng)功能的擴展。（2）輸出部分方案一、二中采用線形調(diào)壓電源，以改變其基準電壓的方式使輸出步進增加/減小。這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對輸出的影響，而方案三中使用運算放大器作為前級的功率放大電路，由于運算放大器具有很大的電源電壓抑制化，可以大大減小輸出端的紋波電壓。 在方案一、二中，為抑制紋波而在線形調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應速度，這樣輸出電壓難以跟蹤快變的輸入（如頻率較高的三角波等） ，方案三中的輸出電壓波形與 D/A 變換輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)成為有一定驅(qū)動能力的信號源（3）顯示部分方案一、二中的顯示輸出是對電壓的量化值直接進行譯碼顯示輸出，顯示值為 D/A 變換的輸入量。由于 D/A 變換與功率驅(qū)動電路引入的誤差，顯示值與電源實際輸出值之間可能出現(xiàn)較大偏差。方案三中采用三位半的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ICL7107，直接對輸出電壓進行采樣并顯示輸出實際電壓值，一但系統(tǒng)工作異常出現(xiàn)預置值與輸出值偏差過大，設計者可以根據(jù)該信號予以處理（4）補充說明如前所述，雖然方案三比前兩者有許多優(yōu)點，但方案一、二對于完成本設計并非不可行，而且在某些方面（比如電路結構簡單等）還具有自己的優(yōu)勢。之所以采用方案三，一個很重要的考慮是系統(tǒng)使用了單片機，使得進一步擴展功能較為方便。第 4 章 穩(wěn)壓電源的主要模塊電路 穩(wěn)壓電源的基本組成整個穩(wěn)壓電源是由整流濾波環(huán)節(jié)、分壓電路、輸出取樣電路、反饋放大電路、串聯(lián)穩(wěn)壓電路、數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路和顯示電路構成。市電經(jīng)交流變壓器得到較小的交流電后在經(jīng)過整流橋整流得到單向的脈動電流，在由大電容的濾波的后得到直流電，直流電壓經(jīng)過串連穩(wěn)壓后輸出。在輸出前先對輸出電壓采樣后與參考電壓比較在經(jīng)過反饋放大來控制穩(wěn)壓管從而最終锝到所需要的 0～15V 的電壓。在此過程中如果由于市電或負載的變化而引起輸出電壓有所變化的話，那么輸出電壓的變化會通過輸出取樣電路來與參考電壓的比較然后將差值放大最終反饋到穩(wěn)壓管上從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。在這一系列過程中參考電壓的來源是通過按鍵在單片機中設置參考電壓的數(shù)字量，在經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 轉(zhuǎn)換為模擬量后經(jīng)放大得到所需要的參考電壓的大小。在穩(wěn)壓電源的電路中我們設計了一個過流保護電路當輸出短路或電流過大時保護電路會在段時間內(nèi)控制穩(wěn)壓管使其不工作，從而保護了大功率穩(wěn)壓管的安全。 主要單元電路的設計穩(wěn)壓電源是由不同模塊的電路組成的，每個模塊的電路可以獨立為一個小的單元。 整流、濾波電路單相橋式整流電路：單相橋式整流電路是由四個二極管接成電橋的形式構成的，如圖 41 所示，我們先來分析它的工作情況。圖 41 單相橋式整流電路在變壓器副邊電壓 u 的正半周時，其極性為上正下負（圖 41） ，即 a 電位高于 b 點，二極管 D1 和 D3 導通，D2 和 D4 截止，電流 i1 的通路是a→D1→R2→D3→b。這時，負載電阻 RL 上得到一個半波電壓。在電壓 u 的負半周時，變壓器副邊的極性為上負下正，即 b 點的電位高于 a點。因此，D1 和 D3 截止，D2 和 D4 導通，電流 i2 的通路是 b→D2→RL→D4→a。同樣，在負載電阻上得到一個半波電壓。電容濾波電路：圖 42 中與負載并聯(lián)的電容器就是一個簡單的濾波器。電容濾波器是根據(jù)電容器的端電壓在電路狀態(tài)改變時不能躍變的道理制成的。下面分析電容濾波器的工作情況。圖 42 接有電容濾波器的單相半波整流電路從圖 42 中可以看出，在二極管導通時，一方面供電給負載，同時對電容器C 充電。在忽略二極管正向壓降的情況下，充電電壓 Uc 與上升的正弦電壓 U 一致。電源電壓 U 達到最大值，Uc 也達到最大值。而后 U 和 Uc 都開始下降，U 按正弦規(guī)律下降，當 UUc 時，二極管承受反向電壓而截止，電容器對負載電阻 RL 放電，負載中仍有電流，而 Uc 按電容放電曲線下降。在 U 的下一個正半周內(nèi)，當 UUc時，二極管再行導通，電容器再被充電，重復上述過程。電容器兩端電壓 Uc 即為輸出電壓 Uo，其輸出電壓的脈動與沒有電容器濾波想比較大為減小，并且電壓較高。在空載（RL=∞）和忽略二極管正向壓降的情況下，Uo=，U 是圖中變壓器副邊電壓的有效值。但是隨著負載的增加（ RL減小，Io 增大） ，放電時間常數(shù) RLC 減小，放電加快， Uo 也就下降。整流電路的輸出電壓 Uo 與輸出電流 Io（即負載電流）的變化關系曲線稱為整流電路的外特性曲線，有此可見，與無電容濾波時比較，輸出電壓隨負載電阻的變化有較大的變化，即外特性較差，或者說帶負載能力較差。通常我們?nèi)?Uo=采用電容濾波時，輸出電壓的脈動程度與電容器的放電時間常數(shù) RLC 有關系。RLC 大一些，脈動就小一些。為了得到比較平直的輸出電壓，一般要求RL≥（10～15）1/ωc，即 RLC≥（3～5）T/2。式中 T 是電源交流電壓的周期。此外，由于二極管的導通時間短（導通角小于 180176。） ，但在一個周期內(nèi)電容器的充電電荷等于放電電荷，即通過電容器的電流平均值為零，可見在二極管導通期間其電流 iD 的平均近似等于負載電流的平均值 Io，因此 iD 的峰值必然較大，產(chǎn)生電流沖擊，容易使管子損壞，因而在選擇二極管時要考慮到這點?？傊?，電容濾波電路簡單，輸出電壓 Uo 較高，脈動也較小；但是外特性較差，且有電流沖擊。因此，電容濾波器一般用于要求輸出電壓較高，負載電流較小并且變化也較小的場合。通常都采用極性電容器。 串聯(lián)穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成。電網(wǎng)供給的交流電壓 u1（220V，50Hz）經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓 u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓 u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓 u1。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負載的變化而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源其整流部分為單相橋式整流，電容濾波電路。穩(wěn)壓部分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，它由調(diào)整元件；比較放大器；取樣電路；基準電壓和過流保護電路晶體管及電阻等組成。整個穩(wěn)壓電路是一個具有電壓串聯(lián)負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當電網(wǎng)電壓波動或負載變動引起輸出直流電壓發(fā)生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準電壓進行比較，產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)晶體管放大后送至調(diào)整管的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補償輸出電壓的變化，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。由于在穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管與負載串聯(lián)，因此流過它的電流與負載電流一樣大。當輸出電流過大或發(fā)生短路時，調(diào)整管會因電流過大或電壓過高而損壞，所以需要對調(diào)整管加以保護。串聯(lián)反饋調(diào)整型晶體管穩(wěn)壓電路較參數(shù)型穩(wěn)壓電路要復雜的多，它是一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，所以必須具有執(zhí)行元件和反饋支路。一般情況下，它包括調(diào)整管、取樣電路、基準電壓源及誤差比較放大等主要部分。調(diào)整管是閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構，其余部分都是反饋控制支路所必須的，原理圖如下圖圖 43 所示。 圖 43 串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源框圖從方框圖中可以看出，輸入電壓 經(jīng)過調(diào)整元件調(diào)節(jié)之后，變成穩(wěn)定的輸出iU電壓 ，其執(zhí)行動作是在誤差比較放大器的控制下進行的。取樣電路和基準電壓oU相比較，并把比較后的誤差信號送入放大器，增強反饋控制效果。參考型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理，是通過改變調(diào)整元件的動態(tài)電阻，增大或減小流過調(diào)整元件的電流引起限流電阻上壓降變化，致使輸出電壓基本上保持穩(wěn)定。串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電路壓原理則是調(diào)整元件的動態(tài)電阻，它是隨著輸出電壓的變化而自動改變的。假如由于負載電阻 減小，使輸出電壓 有所降低，調(diào)整LRoU元件的動態(tài)電阻便會自動變小，從而使調(diào)整元件兩端的壓降降低，確保輸出電壓趨于原來的數(shù)值。如果由于電網(wǎng)電壓升高或負載變大使輸出電壓偏高時，調(diào)整oU原理及其過程正好相反。 電源電路設計+5V 電源電路設計如圖 44 所示，本次設計的 0→15V 串聯(lián)穩(wěn)壓電源中單片機、DAC083ICL7107 的電源則由以上電路供給。圖 44 7805 構成的+5V 電源電路W7805 系列穩(wěn)壓器的內(nèi)部電路也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。這種穩(wěn)壓器只有輸入端 輸出端 2 和公共端 3 三個引出端，故也稱為三端集成穩(wěn)壓器。使用時只需在其輸入端和輸出端與公共端之間各并聯(lián)一個電容即可。Ci 用以抵消輸入端較長接線的電感效應，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時也可不用。Co 是為了瞬時增減負載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動。Ci 一般在 ～1uF 之間；Co可用 1uF。W7800 系列輸出固定的正電壓有 5V，8V，12V ，15V，18V，24V 多種。177。12V 產(chǎn)生電路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 20Jun2022 Sheet of File: F:\業(yè)業(yè)\業(yè)\業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)\ By:Vin1GND2Vout 3U1 LM7812Vin 1GND2Vout3U2LM7912123IN3C181000uFC191000uFC221000uFC231000uF123412V+12V圖 45 運放電源電路由圖 35 中可以看出177。12V 產(chǎn)生電路主要是由 LM7812 和 LM7912 組成的，其中 LM7812 可以產(chǎn)生+12V 的電壓、LM7912 可以