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计算机辅助设计实习报告

计算机辅助设计实习报告

学号专业：电子信息工程

班级：电信08-1

姓名：渠 放

实习项目

计算机辅助设计实习是电信工程专业集中实践性环节之一。直流稳压电源是电子技术常用的电源设备之一。LED是目前使用最广泛的显示器件之一。用计算机辅助设计一个稳压电源电路和一个LED七段译码电路并进行仿真。稳压电源电路指标要求有：(1)、输入电压为~220V(50Hz)(2)、输出电压为+5V(3)、稳压部分采用三端集成稳压器(4)、电路采用全波桥式整流滤波电路(5)、负载为一个电阻。LED七段译码电路指标要求有：(1)、电路由脉冲信号源、触发电路、编码电路、锁存器、驱动电路及数码管组成(2)、对输入脉冲进行计数，计数值由数码管显示，要求显示数字稳定(3)、对脉冲信号源进行仿真设置

一.使用集成稳压器的稳压电源电路设计与仿真

要求：1、输入电压为：220v，频率50Hz。

2、输出电压为5V。

3、稳压部分采用三端集成稳压器。

4、电路采用全波桥式整流滤波电路。

5、负载为一个电阻。

二．七段译码电路的设计和仿真

要求：1、电路由脉冲信号源、触发电路、编码电路、锁存器、驱动电路及数码管组成。

2、对输入脉冲进行计数，计数值有数码管显示，要求显示数字稳定。

3、对脉冲信号源进行仿真。

第一部分 稳压电源的设计

方案设计与论证：滤波电路部分可采用电容滤波、电感滤波、LC复式滤波，电感滤波效果虽好但只适用大电流场合，LC复式滤波效果好适应性较强，但对于这种普通稳压电源来说没必要采用较复杂的电路，所以在这里选择电容滤波。

1、稳压电源系统设计

1.1 主要部件原理

直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成,如下图所示。

1.1.1电源变压器

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：

其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率下表所示：

小型变压器的效率

副边功率 效率0.60.70.80.851.1.2整流电路

利用二极管的单向导电性组成整流电路，可将交流电压变为单向脉动电压。

单相全波桥式整流电路采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3截止，D2、D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。

单相全波桥式整流电路的性能参数：

输出电压平均值UO(AV)

由全波桥式整流波形图可知其输出电

压平均值为：

输出电压的脉动系数S

整流二极管正向平均电流

在桥式整流电路中，整流二极管D1、D3和D2、D4是两两轮流导通的，因此，流过每个整流二极管的平均电流是电路输出电流平均值的一半。

最大反向电压

桥式整流电路因其变压器只有一个副边绕组，在正半周时，、导通，、截止，此时、所承受的最大反向电压为的最大值，即

同理，在负半周时，、也承受同样大小的反向电压。

1.1.3滤波电路

整流电路的输出电压波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。所以通常在整流电路后接滤波电路，一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压成为比较平滑的直流电压。

电容滤波：

如图所示电容滤波电路在带电阻负载情况下的工作情况。接通交流电源后，二极管导通，整流电源同时向电容充电和向负载提供电流,输出电压的波形是正弦形。在时刻，即达到 90°峰值时，u2开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。先设达到90°后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是90°后指数规律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超过90°以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着u2的下降，正弦波的下降速率越来越快，uC 的下降速率越来越慢。所以在超过90°后的某一点，例如图(b)中的t2时刻，二极管开始承受反向电压，二极管关断。此后只有电容器C向负载以指数规律放电的形式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，u2再次超过uC，如图 (b)中的t3时刻，二极管又导电。

以上过程电容器的放电时间常数为：

电容滤波一般负载电流较小，可以满足τd较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数S