1、 电子技术综合设计摘 要本设计主要包括四个模块，即可调直流稳压电源、低频信号发生器、二阶低频带通滤波器以及放大器，论述了各模块的方案设计及选择、各元器件的选择、调试过程、测试结果、问题的发现与改善。最后达到用直流稳压电源给各个电路供电，信号发生器可以产生矩形波、三角波、正弦波等波形，然后通过带通滤波器输出的波通过放大电路可放大 1000 倍以上。关键词：电源、信号发生器、带通滤波器、放大器目录1.可调直流稳压电源设计 .11.1 设计任务 .11.2 方案选择 .11.3 电路参数设计 .21.4 电路仿真 .71.5 电路指标测试 .72.低频信号发生器设计 .82.1 设计任务 .82.2
2、 方案选择 .82.3 电路参数设计 .82.4 电路仿真 .112.5 电路指标测试 .113.低频带通滤波器设计 .153.1 设计任务 .153.2 方案选择 .153.3 电路参数设计 .153.4 电路仿真 .163.5 电路指标测试 .164.低频选频放大器及其测试电路设计 .174.1 设计任务 .174.2 方案选择 .174.3 元件参数 .174.4 电路仿真 .184.5 电路指标测试 .185.结语 .1801.可调直流稳压电源设计1.1 设计任务设计一个正负可调直流稳压电源，要求：1、输出电压：3v10v2、最大输出电流 500mA3、当交流电网电压在 220v 上下
3、波动 10%，环境温度在 10oC40 oC 范围内时，均能正常工作。1.2 方案选择直流稳压电源有以下几种方案1、 由晶体管、变压器等组成的可调直流电源特点：设计调整灵活，元器件多，故障率高。2、 由三端稳压器、变压器等组成1（C1 起滤波作用，但高频特性不是很好，所以接 C2 使其更加稳定；）特点：设计调整容易，故障率低，有内部保护，效率低。3、 开关式稳压电源：220v/50Hz 整流滤波 开关稳压 用改变脉冲宽度的方法调整输出电压。特点：体积小，重量轻，效率高，但开关信号易造成电磁干扰，电源噪声大。比较上述三种方案，考虑到主要用于模拟放大器、信号发生器、滤波器等模拟信号处理电路，要求电
4、源纹波小，噪声小。室内使用，对效率、体积、重量没有严格要求，故选择方案 2。1.3 电路参数设计1、首先选择关键元器件三端稳压器根据负载电压（3v10v）与负载电流（0.5A）的要求，2选择 LM337 和 LM317（1.2v37 v，1.5A）以下设计按照输出最大电压 10v 进行设计2、计算 V2和 C1：（ V2和 C1与 V2和 C1对称，取相同值）依稳压电源的工作原理可知，如果 V2太大，则 VI太大，317 两端电压大，317 功耗大，芯片温升高，容易损坏芯片且浪费电能。反之，如果 V2太小，则 317 内部调整管管压降太小，不在放大区，失去调整作用。这个值应使 317 在最不利
5、的条件下能正常工作。而且在能正常稳压的前提下，压降尽可能小，以减小功耗。这里说的最不利条件是指交流电网电压 V1最低和输出电流 Io最大。由 317 资料可知，它的正常工作条件是 VI Vo3v (见 P.2)，所以 VI 13v由于 C1的充放电作用，波形如图所示。 T1是充电时间， T2是放电时间，通常T2 T1， T2 T1 +T2=10ms dtIdtImsoms0101IV为了设计 C1，应计算 VI2ImIin其中 1v 是桥式整流电路中 1 个二极管的压降（粗略计算）31210ImdtICVmsoin由上述， VImin=13v102011021012344msosmsomsoI
6、tdCItVIdt考虑最不利条件：V2取 V2min=0.9V2(电网向下波动 10%)， Io取 Iomax=0.6A（按设计要求 0.5A留 10%裕量）则 C1=C1max 3max2 2110.60.60.940.94V由 可知， C1越大， VI越小， V2也越小，纹dtIdtImsos1010IV波小，变压器匝数少，这是我们所希望的。但是， C1太大，整流元件瞬时电流太大，对整流桥与变压器的电流提出了高要求。而且电容容量大体积大，价格贵。所以， C1 不能太大，也不能太小。我们设计 IIm32.6()5inVV，我们选用10.02.6,38FC1=2200 /25VF6120.62
7、1010.94V代 入得，V 2=13.1v 留有裕量，设计 V2=14v.3、设计整流元件（1） 、整流二极管反向耐压由整流桥工作原理知，每个整流二极管承受的最大反向峰值电压）考 虑 电 网 向 上 波 动 %10(561.822maxvRM为了安全，选整流二极管时反向耐压比上述值至少高 50%选 VRM90v, 击穿电压 180v 以上4（2）二极管最大整流电流 IF桥式整流电路中，四个二极管两两轮流导通。所以每个整流二极管的最大整流电流平均值是输出电流的一半。AIioDAV25.01)(maxax由于整流管的电流不是正弦波，它的正向电流比平均值大很多。而且在接通瞬间有相当大的冲击电流通过
8、整流二极管，电容越大这个电流越大。因此，二极管最大整流电流 IF应比上述值大0.52 倍。按 0.8 倍计算，IF=1.8（ iDAV） max=1.8 0.25=0.45A据此，可选用 1A/200v 的桥堆4、变压器副边绕组电流同样由于流过变压器副边的电流不是正弦波，故选变压器副边绕组电流有效值 Iac比输出电流 Io大。一般取 1.13 倍这里取 I ac=1.8Iomax=1.80.6=1.08A， 取 2A5、估算三端稳压器的功耗和散热器参数三端稳压器的功耗ImII210I 102210201max1()()( ) 4.5(10%IAVoIaxinaxsinomsIAV osomsP
9、IdtCVIdtCItPdVCF当 由 电 网 上 浮 ） ，maxmin3ax 6.,32. .20(7836).9.5ooIAVvw时三端稳压器正常工作温度是 0oC70oC。留有裕量,按三端稳压器温度不超过60oC 计算,并考虑最不利的条件(环境温度 40oC),则散热器热阻51max60420.3(/)(9.85oooTRCwP每 瓦 引 起 的 温 度 变 化 ）由此选择散热片。SRZ203 叉指型散热片热阻为 2.5oC/w(6410035mm)6、其它（1） 、根据 317 芯片使用建议，C adj用 10F/25v。C 2为 C1的高频补偿电容，用以补偿铝电解电容 C1在高频时
10、电容性能的下降。一般 C2选 0.1F 的瓷片电容。为了在输出端进一步滤波，C 3，C 4选取与 C1，C 2相同。（2） 、根据 317 芯片使用建议，R 1取 240/0.125w2212minminaxax212minax2.5().5()40().53360.8.OUTadjOOUTVIRVvRkk当 时 ，当 时 ，选 取 为 电 位 器应该用一个 300 电阻与 R2电位器串联电 阻 和 电 位 器 即 可均 选 用和所 以 ， wwRImwRIAIAIadjR15.0 05.,6,54.12 212由 317 说明书（P.7） ，R 1应紧靠在 317 管脚处焊接，R 2接地端应
11、靠近输出端。（3） 、D 1和 D2是保护二极管。当由于某种原因使输入端短路时，给C3，C adj提供放电通路，避免它们通过 317 放电，损坏 317。（4） 、在电源输出端可加发光二极管作为指示灯。7、电源设计应注意的几个问题（1） 、各元器件的工作电流、电压、频率和功耗应在允许的范围内，并留有适当的裕量，以保证电路在规定的条件下能正常工作，达到所要求的性能指标，并留有一定的裕量；（2） 、对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算时应按照最不利的情况考虑；（3） 、涉及元器件的极限参数（例如整流桥的耐压）时必须留有足够的裕量。一般按 1.5 倍左右考虑。例如：如果实际电路中三极管 VCE
12、的最大值为20v，挑选三极管时应按 V（BR）CEO 30v 考虑；（4） 、电阻值尽可能选在 1M 范围内，最大一般不应超过 10M。其数值6应在常用电阻标称系列之内，并根据具体情况正确选用电阻器的品种；（5） 、非电解电容，应尽可能在 100pF0.1F 范围内选择。其数值应在常用电容器标称值系列之内，并应根据具体情况正确选用电容器的品种；（6） 、在保证电路性能的前提下，应尽可能设法降低成本，减少元器件品种，减小元器件的功耗和体积，并为安装调试创造有利条件；（7） 、在满足性能指标和上述各项要求的前提下，应优先选用现有的或容易买到的元器件，以节省时间和精力；（8） 、应把根据计算所确定的各参数值标在电路图中恰当的位置；（9） 、安装焊接时注意板面布局，可靠紧凑，干净美观。1.4 电路仿真1.5 电路指标测试1.5.1 测试方案1.通过万用表的直流电压档测量直流稳压电源的输出电压；2.使用大功率电阻测在最大输出电压最大输出电流时的纹波电压峰峰值。1.5.2 测试结果1.正电源：2.96V13.15V；负电源：-3.00V-13.83V。2.文波测试：在电源电压输出 10v 时，最大电流 500mA 时，正电源文波峰峰值
