【正文】 1)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便； (2)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)； (3)可以方便的對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析； (4)可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)、曲線和電路原理圖； (5)實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，種類和數(shù)量不受限制，速度快，效率高； (6)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可直接在產(chǎn)品中使用。 仿真電路的建立 使用 multisim 建立電路模型，由于沒(méi)有 AD590，故用一個(gè)恒流源代替 AD590提供電流，比擬溫度的采樣，設(shè)計(jì)的仿真原理圖如圖 圖 圖 10 所示 ： 11 圖 8 溫度報(bào)警器仿真圖一 圖 9 溫度報(bào)警器仿真圖二 12 圖 10 溫度報(bào)警器仿真圖三 圖 11 溫度報(bào)警器仿真圖四 13 仿真結(jié)果分析 設(shè)置好電路以后，我們開(kāi)始仿真。仿真結(jié)果分析如下 ： （ 1） 取電流源電流值為 ，轉(zhuǎn)換為攝氏度為 40℃ 。電壓表讀數(shù)為 ,可見(jiàn)與理論值近似相同，此時(shí)溫度比 50攝氏度小。比較器輸出為負(fù)值。二極管不導(dǎo)通。圖 10 二極管未發(fā)光。 （ 2） 取電流源電流值為 ，轉(zhuǎn)換為攝氏度為 49℃ ，電壓表讀數(shù)為 ,與理論近似相同，此時(shí)溫度等于 49 攝氏度，比較器輸出為 負(fù) ，二極管 不 導(dǎo)通，圖11 二極管 不 發(fā)光。 （ 3） 取電流源電流值為 ，轉(zhuǎn)換為攝氏度為 50℃ ，電壓表讀數(shù)為 ,與理論近似相同，此時(shí)溫度等于 50 攝氏度，比較器輸出為正，二極管導(dǎo)通，圖 9二極管發(fā)光。 （ 4） 取電流源電流值為 ，轉(zhuǎn)換為攝氏度為 60℃ .電壓表為 ,與理論近似相同，此時(shí)溫度 大于 50 攝氏度，比較器輸出為正，二極管導(dǎo)通，圖 8二極管發(fā)光。 由此可見(jiàn)理論值與實(shí)際值基本相吻合。溫度能夠測(cè)得 ， 符合設(shè)計(jì)要求 。 仿真電路模型見(jiàn)圖 12： 圖 12 仿真電路原理圖 14 5 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 直 流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器 T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如 圖 13： 圖 13 直流穩(wěn)壓電源基本框架圖 各部分的作用： （ 1）電源變壓器：將電網(wǎng) 220V 的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓 Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為 η=P1P2/ （ 2），式中η是變壓器的效率。 （ 2） 整流電路： 降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成 脈動(dòng)的 直流電 壓 ，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。 （ 3）濾波電路： 脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。 （ 4）穩(wěn)壓電路： 濾波后的直流電壓 還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有 177。 10%左右的波動(dòng) ）、負(fù)載、和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。 單元設(shè)計(jì)電路 變壓器設(shè)計(jì) 電網(wǎng)供電電壓交流 220V(有效值 )50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要電壓值。變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用 220V/12V 的電源變壓器進(jìn)行變壓，此時(shí)，根據(jù)整流元件參數(shù)的計(jì)算公式確定變壓器的副邊電流為 ,又副邊電流 =(~2),取 ==500mA。 15 整流電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用橋式整流電路作為整流器。橋式整流電路圖如圖 14 所示。 圖 14 橋式整流電路原理 整流電路中二極管的選擇： ∵變壓器的副邊電壓 =12V， ∴橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為： 17V=U2=U 2m ax （ 15） 橋式整流電路中二極管承受的平均電流為： 2 5 0 m A=0 .5 I=I o m a xd (16) 由此可以得出整流 橋堆應(yīng)選 2W10(2A,1000V)。 濾波電路設(shè)計(jì) （ 1）本設(shè)計(jì)中利用電容濾波， 電容濾波電路 是 利用電容的充、放電作用使輸出電壓趨于平滑。 2)5~3( TRCL ? （ 17） 由式（ 17）可得濾波電容可等于式（ 18） RLTC 25? （ 18） 式中 RL為 C右邊的等效電阻，應(yīng)取最小值， T為市電流電源的周期為 20ms，mAI 500max ? ，所以 RL最小值可算出 : 16 24)(m ax1m in ?? IVRL （ 19） C==2083uf 可見(jiàn) C容量較大，應(yīng)選電解電容， 濾波電容越大濾波效果越好， 根據(jù) 設(shè)計(jì)對(duì) 紋波電壓的要求 ，我們可以選擇 2200uf 的電解電容，其耐壓值為 25V。 （ 2）消振電容：消振電容靠近濾波器，起消振作用，一般選擇消振電容電容值為 。 （ 3）旁路電容，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，可進(jìn)一步抑制紋波，防止紋波的放大，選擇旁路電容電容值為 470μF，其耐壓值為 25V 和電容值 470μ F，其耐壓值為 35V。 LED 限流電路選擇 由于輸出的 電壓分別 +12V 12V +5V 5V + 發(fā)光二極管兩端的電壓在 2V左右，所以與之串聯(lián)的電阻分別為 1200Ω， 1200Ω， 470Ω， 470Ω， 300Ω。 三端穩(wěn)壓器選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)， 穩(wěn)壓電路 選擇 集成穩(wěn)壓器 781 791 780 7905和 LM1117 分別用于輸出 +12V、 12V、 +5V、 5V 和 + 電壓。 因?yàn)樵跒V波電路部分的大容量電解電容有一定的繞制分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常并入小容量電容用來(lái)抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾，小電容根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值可選 的陶瓷電容。 原理圖 根據(jù)以上分析，利用 Altium Designer Summer09 軟件，我們將設(shè)計(jì)完整的電路圖，見(jiàn)附錄： PCB 板制作 在 AD 中，根據(jù)原理圖繪制 PCB 圖，見(jiàn)附錄： 之后，通過(guò)轉(zhuǎn)印紙將 PCB 圖轉(zhuǎn)印到 PCB 板上；然后，用 3FeCl 固體加熱水熔解并腐蝕銅板，并用使用打孔機(jī)打好孔；最后，把元器件焊接到 PCB 板上。 17 焊接時(shí)要對(duì)各個(gè)功能模塊電路進(jìn)行單個(gè)測(cè)試，需要時(shí)可設(shè)計(jì)一些臨時(shí)電路用于調(diào)試。測(cè)試電路時(shí)，必須要保證焊接正確，才能打開(kāi)電源，以防元器件燒壞。注意穩(wěn)壓器 的輸入輸出管腳和橋式整流電路中二極管的極性，不應(yīng)反接。按照原理圖焊接時(shí)必須要保證可靠接 地。 實(shí)物調(diào)試 要求：輸入電壓為有效值 220V、 50Hz 的市電交流電壓，電源輸出電壓為177。 12V、177。 5V 、 + 測(cè)試結(jié)果如圖所示。 18 直流穩(wěn)壓源的測(cè)量值和誤差如下表 1 所示： 表 1 直流穩(wěn)壓源誤差分析表 實(shí)測(cè)值 理論值 實(shí)驗(yàn)誤差 + + % % + + % + + V % V % 綜合分析可以知道在測(cè)試電路的過(guò)程中可能帶來(lái)的誤差因素有 : 測(cè)得輸出電流時(shí)接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成的誤差； 2 、電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差； 試驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)溫度發(fā)生變化，使得一些元件的電阻發(fā)生變化； 萬(wàn)用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差。 可以