數控直流穩壓電源專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗的開(kāi)發(fā)案例

作者：admin   發(fā)布日期：2015-07-05 00:41   信息來(lái)源：http://www.www.pcmenaggio.com

0 引言

專(zhuān)業(yè)基礎課是高等教育中的三大教育(通識教育、專(zhuān)業(yè)基礎教育、專(zhuān)業(yè)教育)重要組成部分，而與之配套的專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗課的作為工程教育的載體，首當其沖地充當工程教育的引導者、先行者。專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗課的拓展，必須與工程教育、創(chuàng )新教育的教學(xué)體系相符合。強化工程實(shí)踐，案例啟發(fā)，將成為實(shí)驗教學(xué)的一種方式。下面就模擬和數字電路實(shí)驗課程中的綜合性實(shí)驗的開(kāi)發(fā)進(jìn)行舉例。

1 實(shí)驗任務(wù)

設計一個(gè)數控直流穩壓電源電路，要求：

(1)輸出電壓：0～+9.9V，步進(jìn)可調，調整步距0.1V;

(2)輸出電流：≤200mA;

(3)精度：靜態(tài)誤差≤2%，紋波≤50mV;

(4)顯示：輸出電壓值由兩片數碼管顯示;

(5)電壓調整：由實(shí)驗箱兩個(gè)按鍵步進(jìn)增減;

(6)系統所需要直流電源(電壓±15V，±5V)由實(shí)驗箱提供。同時(shí)提供通用版一塊、數模轉換DAC0832兩片、大功率三極管一個(gè)、相關(guān)芯片及焊錫絲若干。

2 設計原理

用模擬和數字電路的知識設計數控直流穩壓電源原理框圖如圖1所示。

2.1 計數譯碼顯示電路

由兩片可逆計數器74LS192計數器或161計數器，通過(guò)帶防抖電路的按鍵按下次數的統計，分別實(shí)現個(gè)位、十位的9進(jìn)制加減。并通過(guò)兩片CD4511譯碼器和兩片七段數碼管(其中十位帶DP)，實(shí)現0～9.9V顯示。

2.2 D/A數模轉換電壓調整電路

由兩片DAC0832轉換器實(shí)現數字信號轉換為模擬電流信號，再通過(guò)運放轉換為電壓信號UO3。

通過(guò)運放加法器實(shí)現對輸出電壓UO5的調節。當數碼管顯示9時(shí)，電路滿(mǎn)足：

式中，IOUT1、UREF分別為DAC0832電流輸出端和基準電壓，RFB為內部反饋電阻。通過(guò)調節R1電位器即調節UREF電壓或調節Rf電位器實(shí)現調整輸出電壓UO5。電路如圖2所示。

2. 3 擴流輸出

UO5電壓經(jīng)過(guò)電壓跟隨器隔離，輸出到大功率三極管基極，經(jīng)擴流后實(shí)現輸出電流≤200mA，同時(shí)可以避免帶負載RL(50Ω)電阻時(shí)，而引起輸出電壓UO的下降。

3 實(shí)驗現象地分析和解決辦法

實(shí)驗中當按壓按鍵時(shí)，由于機械開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，往往在幾十毫秒內電壓會(huì )出現多次抖動(dòng)，相當于連續出現幾個(gè)脈沖信號，使得數碼管顯示“跳數”，這里可通過(guò)RS觸發(fā)器或施密特觸發(fā)器的運用，作為防抖電路避免了“跳數”現象。

當UO5電壓直接輸出到大功率三極管基極時(shí)，在接入負載50 Ω電阻時(shí)，輸出電壓會(huì )下降。改進(jìn)方法就是接入電壓跟隨器進(jìn)行隔離。

對于由零漂引起的失調誤差，可對運放加調零電路進(jìn)行改善。

圖3所示是有專(zhuān)用調零端子的運放的調零電路。圖4是無(wú)調零端子的反相輸入運放調零電路。如果同相端和反相端輸入偏置電流，I1B+=I1B-，則圖中RP=R5//R6;如果I1B+≠I1B-，則圖中RP≤50Ω。

4 測試分析

由上圖表可知，數模轉換后，個(gè)位和十位的測試數據對比理論計算值是比較精確的，而且數字越大越精確。在最終輸出時(shí)，測試值5.5V的時(shí)候最精確。所以可以通過(guò)調節電位器，改善輸出精度，滿(mǎn)足題目要求。

5 結語(yǔ)

通過(guò)數控直流穩壓電源綜合性實(shí)驗的開(kāi)發(fā)和實(shí)踐，使學(xué)生在學(xué)習模擬和數字電路的基礎知識的同時(shí)，掌握知識的綜合運用和實(shí)踐，加強對教學(xué)內容的拓展與工程應用的對接，培養學(xué)生參與工程的積極性，加大創(chuàng )新實(shí)驗的建設力度將是我們的努力方向。