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1、Hefei University电源设计电路仿真课题名称： Proteus 电源设计电路仿真作者姓名： 卓树文 学 号： 指导老师： 刘伟 完成时间: 2012-10-25 目 录前 言2一、 概要2二、proteus整体功能预览2三、课程设计报告的基本要求21、课程设计的目的和要求31.1课程设计的目的31.2课程设计的要求32、总体设计32.1 将一个12v电源通过电路设计降到5v，3.3v32.1.1 电路基本工作原理分析32.1.2 元器件42.1.3集成芯片的简介42.2将一个12v电源通过电路设计升到24v52.2.1电路基本工作原理分析52.2.2元器件62.2.3集成芯片的简介
2、6系统操作说明8 前 言一、 概要 电源设计电路仿真是本次课程设计的主题，通过在proteus仿真软件中对电路的仿真与测试，设计出满足课程指标要求的电源电路，并熟悉proteus集成环境软件的各种元器件以及仿真软件的各种功能。 在本次课程设计中主要采用两种核心集成芯片，分别是三端式稳压器、集成运算放大器。三端式稳压器：随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和
3、电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。运算放大器：集成电路运算放大器（简称集成运放）是模拟集成电路中应用极为广泛的一种器件，它不仅用于信号的运算、处理、变换、测量和信号产生电路，而且还可用于 开关电路中。运算放大器作为基本的电子器件，虽然本身具有非线性的特性，但在许多情况下，它作为线性电路的器件，很容易用来设计各种应用电路。 二、proteus整体功能预览Proteus软件是由英语Labceter Electronics公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus软件和我们现有的其他电路设计仿真软件
4、的不同即它的功能不是单一的。它强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美；其电路仿真功能可以和Multisim相媲美，且独特的单片机仿真能是Multisim及其他任何仿真软件都不具备的；它的PCB电路制版功能可以和Protel相媲美。它的功能不但强大，而且每种功能都毫不逊色于Protel，是广大电子设计爱好者难得的一个工具软件。三、课程设计报告的基本要求1. 报告简单介绍Proteus集成环境软件。2. 报告说明电源设计电路原理及常用芯片的功能。3. 报告内容概括系统，说明深刻，能够较好的反应主题。 4.将一个12v电源通过电路设计分别升到24v和降到5v，3.3v，给出详细的电路原理 图，采用
5、集成芯片的需给出芯片的工作手册，自己搭出的电路给出原理分析，通过Proteus给出设计的仿真结果。 1、课程设计的目的和要求1.1课程设计的目的 通过对实验环境调试程序的使用，设计出满足指标要求的电源电路从而熟悉Proteus对电源电路的仿真、测试过程。同时熟悉proteus中的各种元器件的位置和用法。1.2课程设计的要求将一个12v电源通过电路设计分别升到24v和降到5v，3.3v，给出详细的电路原理图，采用集成芯片的需给出芯片的工作手册，自己搭出的电路给出原理分析，通过Proteus给出设计的仿真结果。 2、总体设计2.1 将一个12v电源通过电路设计降到5v，3.3v2.1.1 电路基本
6、工作原理分析本次课程设计中所需的集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出如LM317或负电压输出如LM337两种类型。 在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317。 这类稳压器是依靠外接电阻来调节输出电压的,为保证输出电压的精度和稳定性，要选择精度高的电阻,同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线上产生误差电压。三端可调式稳压器的典型应用电路的输出电压为:LM317的，由于，故可以忽略不计，所以可化简为，其中代表滑动变阻器的下部，代表滑动变阻器的上部。 实验电路图 1 实验电路图 2 2
7、.1.2 元器件 三端稳压器 ：LM317L，滑动变阻器 ：POT-HG，直流电压表 ：Volts,电阻 ：resistors, 直流信号发生器12v ：DC，地端。2.1.3集成芯片的简介 LM317集成稳压器的特性简介：三端可调稳压器的输出电压可调，稳压精度高，输出波纹小。其一般的输出电压为1.2535V或-1.25-35V。比较典型的产品有LM317和LM337等。LM317的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。几
8、种集成稳压器件的封装形式： 图1 图2 图32.2将一个12v电源通过电路设计升到24v 2.2.1电路基本工作原理分析 反相比例运算电路 电路如图1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 。 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2R1 / RF。 图1 反相比例运算电路 图2 反相加法运算电路 反相加法电路 电路如图2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 R3R1 / R2 / RF 同相比例运算电路 图3是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 ， R2R1 / RF当R1时，UOUi，即得到如图4所示的电压跟随器。图中R2R
9、F，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10K， RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 图3 同相比例运算电路 图4 电压跟随器,实验电路图2.2.2元器件一个集成运算放大器：UA741，一个直流电压表：Volts，两个电阻：resistors，一个直流稳压发生器12v，一个直流稳压发生器+25v，一个直流稳压发生器-25v，地端。2.2.3集成芯片的简介 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。理想运算
10、放大器特性： 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。1.开环电压增益：Aud= 2.输入阻抗：ri= 3.输出阻抗：ro=0 4.带宽： fBW= 5.失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压UO与输入电压之间满足关系式UOAud（U+U）,由于Aud=，而UO为有限值，因此，U+U0。即U+U，称为“虚短”。 （2）由于ri=，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。A74
11、1引脚排列图介绍： 引脚的概念：引线末端的一段，通过软钎焊使这一段与印制板上的焊盘共同形成焊点。引脚可划分为脚跟（bottom）、脚趾（toe）、脚侧（side）等部分。引脚，又叫管脚，英文叫Pin。就是从集成电路（芯片）内部电路引出与外围电路的接线，所有的引脚就构成了这块芯片的接口。 集成运算放大器是一种线性集成电路，和其它半导体器件一样，为了正确使用集成运放，这里介绍他的引脚排列图， 下图是A741（或F007），引脚排列示意图：A741（或F007），引脚排列图本实验采用的集成运放型号为A741（或F007），引脚排列如上图所示，它是八脚双列直插式组件，脚和脚为反相和同相输入端，脚为输出
12、端，脚和脚为正、负电源端，脚和脚为失调调零端，脚之间可接入一只几十K的电位器并将滑动触头接到负电源端。 脚为空脚。一般A741 左下角有黑色一圆点标志，这黑色圆点标志就是脚，也就是定位脚，根据这脚逆时针排序到8脚。集成动算放大器的封装形式: 集成动算放大器的封装形式主要为金属圆壳封装及双列直插式封装，如图所示。金属圆壳封装的引脚有8、10、12三种形式，双列直插型封装的引脚有8、14、16三种形式。 系统操作说明1、 启动计算机，打开PROTUES软件2、 在protues软件画出电路原理图3、 运行仿真4、 若出现错误，检查电路进行调试再运行仿真 3、总 结 这次是我们第一次做课程设计，在此
13、之前我对Proteus软件的操作和运用都不是很熟悉，通过在电脑上对proteus软件进行操作和学习，在加上这次的课程设计让我慢慢培养了综合应用课本理论解决实际问题的能力，熟悉了Proteus对电源电路的仿真、测试过程。熟悉了proteus中的各种元器件的位置和用法。体会到了proteus的强大功能。 在这次课程设计中我觉得本次课程设计对我们学习proteus这门课程有很大的的帮助，它需要我们将学过的理论知识与实际系统地联系起来，加强我们对学过的知识的实际应用能力！在设计的过程中，我们需要不厌其烦的查阅书籍、搜索元器件、画电路图、仿真调试电路。同时在课程设计中我们也要虚心请教他人，解决自己无法解决的问题，扫除自己的盲点，在学习中共同进步。 与此同时，我觉得在本次试验中我认识到了在网上查找资料的必要性以及综合实践能力的重要性。在以后的学习过程中我们会更加努力，熟练的掌握proteus这一仿真软件。这次课程设计真的让我收获了很多，我相信通过后期的学习，我一定可以将这门课程学好，同时也希望老师能够多多给予帮助，帮忙批评指正。