课程名称:直流电源串联稳压电路
系别班级：XX
学生姓名XX
学生学号： XX
指导老师： XX
设计时间： XX
一、 设计任务：
设计并制作一个直流稳压电源。
二、 技术指标及要求：
1、 输出电压U0在7～9V之间连续可调;
2、 最大输出电流IoM=500mA；
3、 电压调整率≤0.1%（输入～220V，变化±10%，满载）；
4、 负载调整率≤1%（输入电压～220V，空载到满载）；
5、 波纹抑制比≥35dB（输入～220V，满载）；
6、 有过流保护环节，在负载电流为600mA时实施动作。
三、 摘要：
本设计由七个模块电路组成：变压整流滤波电路，调整电路，过流保护电路，比较放大电路，基准电路，采样电路，负载电路。采用分立元件串联稳压电路结构，使用了NPN晶体管，具有输出电压范围宽，输出电流大的特点。
四、 设计方案：
I. 采用模块化思想，对整个电路以模块为单位进行分析，计算与论证。
II. 串联式稳压电源具有较宽的输出电压调节范围，合理的选择元器件可以达到较高的性能指标，如：电压调整率、负载调整率、纹波抑制比等，但效率较低。
III. 针对设计指标及要求，应当选择串联式稳压电源。
五、 电路的设计：
I、变压整流滤波电路的设计：
当输入为Ui220V交流电压时，首先通过变压器降至UI20V左右交流
电压。整流部分选用了全波桥式整流电路，输出U0为25V直流电压。Uo=1.414UI(1-T/4RLC)
通过调整T,RL,C可得UO需要的电压。
本电路的目的在于从50Hz、220V的交流电压中得到直流电压。电路如下图所示：
II、调整电路的设计：
在串联型线性稳压电源中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的基础。调整管选择的一般原则：调整管T1的最大集电极电流Icm、集电极-发射极最大反向电压BUceo、集电极最大功耗Pom应满足以下要求：
Icm≥1.5Iom(Iom为最大负载电流)
BUceo≥UiMax-UoMin
Pom≥1.5Icm(UiMax-UoMin)
当由于某种原因（如电网电压波动或负载电压的变化等）使输出电压Uo升高（降低）时，采样电路将这一变化趋势送到VT3的反相输入端，并与同相输入端Uz进行比较放大；VT3的、输出电压，即调整管VT1的基极电位降低（升高）；因为电路采用射极输出形式，所以输出电压Uo必然降低（升高），从而使Uo得到稳定。
（调整电路）
III.比较放大电路的设计：
E点的电压会与Uz稳压二极管比较，当Ub的电压高于Uce时管VT3（相关参数见下表1）就会导通进入采样电路实现电压在一定范围的输出。同时也可以实现对输入电压的筛选，使得输出电压能够集中一个小范围内的波动。使用时要注意稳压二极管D1最小击穿电流，否则会造成稳压管的损坏。
表1
比较放大电路
IV.基准电路的设计：
该电路的基准电压是由的稳压管提供的，稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
V.过流保护电路的设计：
为了防止短路或长期过载烧坏调整管，在直流稳压器中一般还设有短路保护和过载保护等电路。该电路由晶体管VT2、R1、R2等构成过流保护电路，当电路处于正常工作状态时，限流电阻R6、R3、R4上分得的电流几乎为零，电路应满足的要求：R2Iom-(R1/R1+R6)Uo≥Uth（Uth为VT2管的死区电压),即
R2Iom-9(R1/R1+R6)=Uth
（过流保护电路）
VI.采样电路的设计：
R4,R5,Rp为采样电阻，电阻R4和和靠近R4部分的Rp阻值为反馈电阻，通过移动滑片P可改变输出电压的大小，从而得到一系列符合实际需要的电压，实现输出电压可调的作用。
（采样电路原理图）
VII.负载电路的设计：
选取合适的电阻RL作为负载。
VIII.原理图如下：
六、元件选择及参数的计算
I.选用器材及测量仪表：
（1） 选用器材主要有：①BJT管、稳压二极管;②电阻若干（10、430、510、1k、2k、2.7k、5.1k、8.2k、9.1k、10k）。
（2） 测量仪表主要有：①万用表;②直流电压表;③直流电流表；④晶体管毫伏表。
II. 电阻的选取:
经测定基准电压Uz=5.4V，而Ube3=0.7V，所以Ub3=6.1V
当Rp抽头打到最上面时：
Ub3=7(Rp+R5)/R4+Rp+R5 ①
当Rp抽头打到最下面时：
Ub3=9R5/R4+Rp+R5 ②
由①、②联立得，
R5=Rp7/2 (取Rp=1k)
所以 R5=3.5k,R4=660Ω
由R2Iom-(R1/R1+R6)U0=Uth=0.5V
取R2=10?,又Iom=500mA，Uomin=7V,所以R1/R1+R6=4.5/7
取R1=5.1k,则R6≈2.8k
取R3=430Ω,Rc=2k，RL=1k，则由R4=1K∥2K=660Ω,R5=5.1k∥10k=3.5k
可知 分别选2k、5.1k电阻2个，10Ω、430Ω、1k、2.7k、10k电阻1个，1k电位器2个（Rp与RL）
由此得出的一系列阻值可用碳膜电阻得到，由于它是引线式电阻，方
便手工安装及维修，而且也是引线电阻中价格最便宜的，如今多用在一些如电源、
适配器之类低价值的低端产品或早期设计的产品中。
碳膜电阻器具体特性如下：
【 工作温度范围：-55℃～+155℃
精度：2% 5%
阻值范围：1Ω～10MΩ
标称阻值：E-96
极限电压高
极好的长期稳定性
价格低
III.稳压管的选择：
选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使Iz≤Izmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz也不能太小，应使Iz≥Izmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。根据设计需要应选择2DW231型号的稳压管。
IV．晶体管的选择：
根据该设计要求及上表数据，应选用3DG6、3DD15D型三极管，有关介绍
【3DG6(3DG100)硅三极管
[ 材料及极性 ] : SI-NPN
[ Pcm： ] : 50W
[ Ic： ] : 5A
[ BVcbo： ] : 300V
[ 封装 ] : TO3
详细说明：
品牌 红讯 型号 3DD15D
类别 直插 结构 合金型
封装形式 TO 材料 锗
极性 NPN型 电流容量 大功率
封装材料 金属封装
供应3DD15D,3DD207D,3DD102D三极管详细介绍：
3DD15D TO-3 NPN 200V 5A 50W
3DD207D TO-3 NPN 200V 5A 50W
3DD102D TO-3 NPN 200V 5A 50W
七、安装调试
I．输入与输出电压的测试，见下表：
II. 稳压系数Sr的测试：
对于任何稳压电路，均可以用稳压系数Sr来描述其稳压特性。Sr定义为负载一定时稳压电路输出电压相对变化量与其输入电压相对变化量之比，即
Sr=△U0/U0／△Ui/Ui
Sr表明电网电压波动的影响，其值越小，电网电压变化时输出电压的变化愈小。
八．结束语
整个电路本着简单可靠，选用低价格通用元器件的原则完成了本设计任务，例如，晶体管均采用低价格的3DG6、3DD15D系列。设计具有较高的性价比，并简单可靠。
但是，系统设计仍有值得改进的地方。例如，电路设计中对Ui与Uo精度考
虑较少，使测试数据精度有所下降等。
参考文献
1 华成英，童诗白.模拟电子技术基.第四版.北京：高等教育出版社，2006
2 孙肖子等.实用电子电路手册（模拟电路分册）.北京：高等教育出版社，1991
3 谢自美等.电子线路设计―实验―测试.第二版.武汉：华中理工大学出版社，
20##
4 全国大学生电子设计竞赛组委会编.第五届全国大学生电子设计竞赛获奖
品精选（2001）.北京：理工大学出版社，2000
5 http://www.maxim―ic.com.1―Wire 网络可靠设计指南，2003
6 http://www.s2dev.vicp.net,电子精英网
7 http://www.avrw.com/2/Article―Show.asp? Article ID=2007,综合电子开
发网
8 SOLID STATEOPTRONICS Solid State Relays vs. Electromechanical
Relays Application.Note040. http://www.ssousa.com/pdf/an 040.pdf,2001
第二篇：数字电子技术课程设计论文
吉林工程技术师范学院课程设计论文
单片机应用技术课程设计论文
——LED显示
院 系： 信息工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 0941 姓 名： 王娇 __ 学 号： 29 指导教师： 刘云秀、范珩
20xx年12月6
日
吉林工程技术师范学院课程设计论文
目录
第一章 绪论........................................................................................................ 2
第二章 设计内容 ............................................................................................... 3
2.1 题目 ......................................................................................................... 3
2.2 要求及目的 ............................................................................................. 3
2.3 内容 ......................................................................................................... 3
2.4 器件 ......................................................................................................... 3
第三章 系统总体方案设计及方案认证 ........................................................... 5
3.1 运算放大器的原理 ................................................................................ 5
第四章 硬件电路安装及调试 ........................................................................... 8
4.1 电路结构工作原理 ................................................................................. 8
第五章 总结和心得 ........................................................................................... 9
参考文献 ...................................................................................................... 10
附录 .............................................................................................................. 11
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第一章 绪 论
随着当今社会的发展人们越来越注重节能环保，而照明这一领域也发生了很大变化。楼道灯过去一直是采用普通的手动开关控制，对于二层楼的楼道，可采用双刀双掷开关实现双向控制，但对于多层楼道，该方法一般不便使用，因为会出现上下楼后不能关闭前一盏灯，而出现“长明灯”现象，这样会造成资源浪费。这时若在光控电路的基础上添加一个声控电路,使得照明电路在无光线的时候,只受声音的控制,当有脚步声或其它较强声响的时候,照明电路自动工作。当声音消失的时候,照明灯自动熄灭,这就需要在光控电路和声控电路联合工作的条件下添加一个延时电路,使照明灯点亮后,延时一定时间后自动熄灭。
因此，科学家们设计研制一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便的声光控制灯，其节能自动开关显得相当有必要。使居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒后自动关闭，既方便又省电。
而本次课程设计的主要任务是楼道声控灯，是根据模拟电子和数字电子所学的知识自主设计，在老师的指导下以小组为单位组装实物并调试。如今，人们对声控技术越来越熟悉。用声音代替肢体动作给人们带来了很多的好处和便利。因此，越来越多的声控设备也广泛地应用到人们的生活当中。
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第二章 设计内容
2.1 题目
楼道声光控制照明灯设计
2.2 要求及目的
要求：按既定元件方案设计，实现无光有声时，触发灯亮并延迟5秒，否则不亮。 目的：1.掌握数字电路设计方法、练习元件焊接技术；
2.培养综合应用所学知识来指导实践的能力；
3.掌握常用元器件的识别和测试；
4.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。
2.3 内容
1.电路原理图设计，按照要求计算参数，达到理想效果；
2.电路板实现，通过电路原理图制作电路板；
3.设计论文。
设计声光控制照明灯，在夜间有声信号时，使灯点亮。无声时，延迟5秒后熄灭。声音时间间隔小于5秒，则LED灯持续点亮。白天有声无声均不点亮。
2.4 器件
光敏电阻，驻极体话筒，运放LM358，NE555，74LS122单稳态发生器，发光管，电容，电阻。
光敏电阻：又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。
图2-1 光敏电阻
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图2-2驻极体话筒
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第三章 系统总体方案设计及方案认证
3．1运算放大器的原理
本次设计主要由声控电路,光控电路,放大电路,整形电路,延迟电路几部分组成。其中，声控电路与光控电路分别由LM358内部两个放大器组成。声控部分其实是一个负反馈放大器，主要是将驻极体话筒接受到的信号进行放大，输出到整流电路中。光控部分是一个由光敏电阻与另外几个电阻组成的电压比较器，由于NE555中4脚的特性（低电平有效，输出为低电平）。当有光时，光敏电阻器阻值很小，故电流经反向端输出低电平，有无信号经过时，LED灯都不亮。且NE555复位；当无光或光线暗时，光敏电阻器阻值很大，电流经同向端输出高电平，当有信号经过时，LED灯亮。NE555输出高电平。最后经过74LS122进行延迟，即可得到与设计内容相一致的电路。本方案经老师与同学的讨论，以及实际电路连接，证明方案正确。
(1)线性应用原理
声控电路原理及计算
声控照明电路的主要原理是利用了声学和电子学的原理即用声音传感器将声音信号转换成电信号从而推动触发器触发使电路导通工作。作为一个智能化声控照明电路应具有以下功能：①能在声音的控制下实现电路的导通与截止。②声音的发出应是多方面的如脚步声，物体打击声等。③响应时间应越短越好。为此在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音传感器组成声控照明电路控制电路的前端，同时我们还要为该传感器设置传感条件如声音响度必须在20DB以上才能响应等。中间端采用触发器构成，利用触发器不触不发，一触即发的特点去推动照明电路工作，触发器的选择也应选择灵敏度高，响应时间短的触发器如D触发器，JK触发器等。
(2)非线性应用原理
光控电路原理及计算
利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点，去控制电信号的强弱，再由传感器将变化的电信号传递给触发器，只要电信号强度达到一定程度将触发触发器使其导通工作。光控照明电路其主要功能是实现当外界光照强度降低到一定程度时，使照明电路导通工作。就其方案而言多种多样，但我们在设计时必须要考虑方案的可行性，稳定性以及元器件的灵敏度，尤其是光敏元件必须选择灵敏度高的这样电路功能才能较容易实现，为此我们在设计光控电路时，不但要尽量使电路结构简化，而且要使电路功能强，功能的实现要可靠稳定。
(3)555结构原理及应用
NE555（如图）是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE555作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。NE555时基电路有两种封装形式，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。
NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管，17个电阻，两个二极管，组成了比较器，RS触发器等多组单元电路。特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器。为上、下比较器提供基准电压。所以称之为555。
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NE555引脚图介绍如下：
1.地 GND
2.触发
3.输出
4.复位
5.控制电压
6.门限(阈值）
7.放电
8电源电压Vcc
图3-1 NE555的引脚图
(4)122工作原理分析计算
74LS122单稳态发生器：当clk=0时，单稳态触发器清零，Q=0。逻辑符号中的RI、CX、RX/CX是外接定时元件接入端，逻辑符号外部引线上有符号’，表示这个引线上的信号是模拟信号。CX、RX/CX之间可以外接定时电容器Cext。RI内部有一个定时电阻，可以使用这个定时电阻，也可以不使用这个电阻，这时需要在RX/CX与VCC之间外加定时电阻。由于外加定时电阻比内部定时电阻更准确一些，所以可以获得比较准确定时精度。122 的输出脉冲宽度tWQ可由三种方法控制。一是通过选择外定时元件CEXT和RT值来确定脉冲宽度，由于 122 有内定时电阻Rint，必要时可只接Cext。二是通过正触发输入端B或负触发输入端A的重触发延长tWQ，三是通过清除端clk的清除使tWQ缩小。
图3-2 74LS122
（5）LM358
LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。LM358封装有塑封8引线双列直插式和贴片式两种。
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LM358的特点:
. 内部频率补偿
. 低输入偏流
. 低输入失调电压和失调电流
. 共模输入电压范围宽，包括接地
. 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 . 直流电压增益高(约100dB)
. 单位增益频带宽(约1MHz)
. 电源电压范围宽：单电源(3—30V)； . 双电源(±1.5 一±15V)
. 低功耗电流，适合于电池供电
. 输出电压摆幅大(0 至
Vcc-1.5V)
图3-3 LM358
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第四章 硬件电路安装及调试
4.1电路结构工作原理
该电路由声控电路、光控电路及放大电路、单稳态延时电路组成，下面对其功能进行逐一分析并确定电路结构。
光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。声音信号由驻极体话筒BM接收，经过反比放大，放大的信号送到NE555定时器的2,6脚。该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，该电路在光控电路的作用下，处于关闭状态，对任何声音信号都不响应，在晚上光线较弱时，光控电路将该电路的功能打开，使得该电路能根据外界声音信号做出相应的响应。NE555定时器的输出去控制74HC123声控延时电路。该电路主要在光线较弱时起作用。这主要是通过光控电路的输出来控制的。
图4-1楼道声控灯电路图
根据电路图，在电路板上选好位置，LM358、NE555、74LS122单稳态发生器的引角方向相同。插入时各集成电路之间要留出空位，便于插入其他元器件，先用电烙铁依次把三个器件焊倒电路板上，在集成块中带○标记的左下角是第1个引脚，依次往下数。选择相应阻值的电阻，插到电路板对应的位置上，并且焊接牢固。
按照电路原理画出电路布线图，尽可能的减少导线的交叉，避免出现短路现象使电路短路造成烧坏元器件，按照电路布线图进行步线。在焊接电路的过程中注意电烙铁的使用与放置，防止在焊接的工程中烧坏器件和发生危险。
电路检查无误后，接入5V电源,发现LED灯发亮，5秒后熄灭，在未遮挡光敏电阻的情况下向驻极体话筒拍手，发现LED灯亮，这与实验目标相违背，断开电源后，仔细检查发现,光控部分的电路连接出现了短路现象，经调整后，在光敏电阻未被遮挡下拍手，LED灯不亮，遮挡光敏电阻后拍手，LED灯亮，且持续5秒，当连续拍手时，LED灯持续亮，电路连接正确，达到设计目的。
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第五章 总结和心得
在很多人眼里课程设计是一种煎熬，确实，课设和我们习惯的单纯的看书做题目不一样，它更考验我们对知识的理解能力和应用。
老师给定题目，楼道声控灯的设计，给定元件，我们要充分的利用所学的知识把它设计出来。搜集材料是做做数字电路设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料 室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。
通过此次课程设计，使我进一步深入学习了《模拟电子技术》和《数字电子技术》理论课程，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的结果。
本次课设使我对课本知识的在学习和更深刻的理解，和做题不一样，课设不是单纯的算出结果，而是动脑去思考，动手去实践，虽说这个过程并不算是那么的漫长或艰难，但是这种经历确实能让我们养成养成一种不断探索的科学研究精神，我想对于学生来说这是很重要的。我想做课设很大的一方面原因也是为了提高我们的自学意识和自学能力。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
有一部分同学抱怨在大学学不到东西，我并不这样认为，无论是在学习还是在生活中只有自己用心去学习和体会才会有收获。
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参考文献
[1] 乔瑞萍，林欣. Lab VIEW 6i实用教程.北京:电子工业出版社,2003.
[2] 肖玲妮，袁增贵.Protel99SE印刷电路板设计教程.北京:清华大学出版社.2003.
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附录
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