数字直流稳压电源

1引⾔ (2)

2 单元电路设计 (2)2.1可逆计数器的设计 (2)2.1.1 ⼯作原理 (2)2.1.2元件的选择 (3)2.2 数字显⽰电路的设计 (4)2.2.1 ⼯作原理 (4)2.2.2元件选择 (5)

2.3 D/A 转换电路（数模转换器）的设计 (5)2.3.1 DAC0832 ⼯作原理介绍 (5)2.3.2 DAC0832 芯⽚的特点 (6)2.4 调整输出的设计 (7)3电路调试 (7)4主要技术指标 (7)

5本设计总体图⽰（见图5） (8)6 总结与体会 (8)7元器件清单 (8)1引⾔

随着⼈们⽣活⽔平的不断提⾼，数字化控制⽆疑是⼈们追求的⽬标之⼀，他所给⼈们带来的⽅便也是不可否定的。其中数控直流稳压电源就是⼀个很好的典型例⼦，但⼈们对他要求也越来越⾼，要为现在⼈们⼯作，科研，⽣活，提供更好的，更⽅便的设施就要从数字电⼦技术⼊⼿，⼀切相数字化智能化发展。

本⽂介绍的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相⽐，具有操作⽅便电压稳定度⾼的特点，其电压采⽤数字显⽰，主要⽤于电源要求精度⽐较⾼的场合，或科研实验电源使⽤，并且此设计未⽤到单⽚机，使⽤了数字技术中的可逆计数器，D\\A转换器，译码显⽰等电路，具有控制精度⾼，制作⽐较容易等优点。2 单元电路设计

此数控⽂雅直流电源共六部分，输出电压的调节“+”，“-”,两键操作步进电压精确到0.1V控制可逆计数器的⼆进制输出分两路运⾏：⼀路⽤于驱动数字显⽰电路，精确显⽰当前电压输出值；另⼀路进⼊数模转换电路（D\\A）数模转换电路将数字按⽐例转换成模拟电压，然后经过跟随器控制，调整输出级，输出稳定直流电压。为了实现上述⼏部分的正常⼯作，需要15V和5V的直流稳压电源，此下所讲的数控电源主要此组电源进⾏控制，使输出0～9V的稳定的可调直流电压。原理⽅框图如下图2-1所⽰

图2-1 原理⽅框图2.1可逆计数器的设计

此部分电路主要⽤两按钮开关作为电压调整键，与可逆计数器的加计数器CPU时钟输⼊端和减计数器CPD始终输⼊端相连，可逆计数器采⽤两⽚四位⼗进制同步加／减计数集成块74LS192是双时钟，可预置数，异步复位，⼗进制（BCD码）可逆计数器。于之功能相同的还有其它芯⽚，⽐较容易找。

2.1.1 ⼯作原理

由于输出电压从0V～9。9V可以调节，所以74LS192两计数器00000000到10011001即0～99，⽽74LS192本⾝为⼗进制可逆计数器，所以只需要两块这样的芯⽚级联就可以达到⽬的，此芯⽚封装和⼯作模式表如下图2-1-1。

图2-1-1 芯⽚引脚及功能

PL是低电平有效的预置数允许端，PL=0时，预置数输⼊端P0～P3上的数据被置⼊计数器。MR是⾼电平有效复位端，MR=1时，计数器被复位，所有输出端都为低电平。

CPU是加计数时钟，CPD是减记数时钟，当CPU=CPD=1时，计数器处于保持状态，不计数。当CPD=1,CPU由0变为1时，计数器的计数值加1；当CPU=1,CPD由0变1时，计数器的计数值减1.TCU⼗进位输出端，当加计数器达到最⼤计数值时，即达到9时，TCU 是借位输出端，当减计数器计到零时，TCD在时钟后半个周期（CPD=0）内变成低电平，其他情况下均为⾼电平。

为实现100进制的计数可把第⼀块芯⽚的TCU,TCD分别接后⼀级的CPU,CPD就可以级联使⽤，这就达到了0～99的计数。2.1.2元件的选择

74LS192 是双时钟，可预置数，异步复位，⼗进制（BCD 码）可逆计数器，还可选⽤54HC192，54HCT192，74HC192，74HCT192 等。

图2-1-2 计数电路2.2 数字显⽰电路的设计2.2.1⼯作原理

数字显⽰驱动采⽤两块 74LS248 芯⽚，74LS248 为四线七段译码驱动器，内部输出带上拉电阻它把从计数器传送来的⼆～⼗进制码，驱动数码管显⽰数码。

CD4511，七段译码器，输出⾼电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使⽤A3，A2，A1， A0，为8421BCD 码输⼊，a,b,c,d,e,f,g 为七段数码输出，LT 为试灯输⼊信号，⽤来检查，数码管的好坏，IBR 为灭零输出信号，⽤来动态灭零，IB/QBR 为灭灯输出信号，如图2-2-1。显⽰电路如图2-2-2.

A0A1 RIBI LEI A3A2 GNDVCCfgabcd

e 图2-2-1 引脚

图2-2-2 显⽰电路2.2.2元件选择

与CD4511功能相同的还有，74LS247，74LS248 等。2.3 D/A 转换电路（数模转换器）的设计2.3.1 DAC0832 ⼯作原理介绍

数模转换电路，采⽤两块DAC0832 集成块，它是⼀个8 数/模转换电路，这⾥只使⽤⾼4 位数字量输⼊端。由于DAC0832 不包含运算放⼤器，所以需要外接⼀个运算放⼤器相配，才构成完整的D/A 转换器，低位DAC 输出模拟量经9：1 分流器分流后与⾼位DAC 输出模拟量相加后送⼊运放，具体实现，由900 Ω和100 Ω的电阻相并联分流实现，运放将其转换成与数字端输⼊的数值成正⽐的模拟输出电压，运放采⽤具有调零的低噪声⾼速优质运放NE5534。具体封装图如下图所⽰。DAC0832 芯⽚主要功能引脚的名称和作⽤如下：d7～d0：8 位⼆进制数据输⼊端；ILE：输⼊锁存允许，⾼电平有效；CS：⽚选信号，低电平有效；

WR1，WR2：写选通信号，低电平有效；

XFER ：转移控制信号，低电平有效； Rf ：内接反馈电阻，Rf=15K Ω；

IOUT1，IOUT2：输出端，其中IOUT1 和运放反相输⼊相连， IOUT2 和运放同相输⼊端相连并接地端； Vcc ：电源电压，Vcc 的范围为+5V ～+15V ； Vref ：参考电压，范围在-10V ～+10V; GND ：接地端。

当ILE=1,CS=0,WR=0，输 ⼊数据d7～d0 存⼊8 位输⼊寄存器中，当WR2=0，XFER=0 时⼊寄存器中所存内 容进⼊8 位DAC寄存器并进⾏D/A 转换。2.3.2 DAC0832 芯⽚的特点

DAC0832 最具特⾊是输⼊为双缓冲结构，数字信号在进⼊D/A 转换前，需经过两个独⽴控制的 8 位锁存器传送。其优点是D/A 转换的同时，DAC 寄存器中保留现有的数据，⽽在输⼊寄存器中可送⼊新的数据。系统中多个D/A 转换器内容可⽤⼀公共的选通信号选通输出。

由于DAC0832 输出级没有加集成运放，所以需外加NE5534 相配适⽤。NE5534 封装如下图 2-3-2。IN-为反相输⼊端,IN+为同相输⼊端； OUT 为输出端；

Balance 为平衡输⼊端,主要作⽤是,使内部电路的差动放⼤电路处于平衡状态；

COMp/Bal 的作⽤为,通过调节外接电阻, 以达到改善放⼤器的性能和输出电压； VCC-和Vcc+为正负电源供。

BAL IN-IN+VCC+

2-3-2 封装图

图

图2-3-3转换电路2.4 调整输出的设计

调整输出级采⽤运放作射极跟随器，使调整管的输出电压精确地与D/A 转换器输出电压保持⼀致。调整管采⽤⼤功率达林顿管，确保电路的输出电流值达到设计要求。数控电源各部分⼯作所需的15V 和5V 电源由固定集成稳压器7815、7915、和7805 提供，调整管所需输⼊电压，经简单整流，滤波即可得到，但要求能提供5A 的电流。输出电压的调整，主要是运⽤射极输出器发射极上所接的4.7K 电阻来完成的，此反馈电阻的主要作⽤是，把输出电压反馈到NE5534 的输⼊级的反向输⼊端，当同相输⼊IN+和反向输⼊端IN-有差别是，调整输出电压使之趋于稳定，从⽽达到调整输出电压的⽬的。3电路调试调节步骤如下：

1 输⼊数字00000000，短接Re1、Re、Rf 调运放调零电位器Rw ，⽤数字万⽤表检测，使输出电压Vo=01mV；2 输⼊数字10011001，调整Re1、Re2、Rf 使输出电压Vo 达到预定的满量程9.9V；4主要技术指标

本⽂所设计数控直流电源的电压输出范围为0~9.9V，步进电压值为0.1V，输出纹波电压不⼤于 10mv，输出电流为5A。本电源输出电压⼤⼩尚受限制，在需要较⾼输出电压时，在不改变调节精度（即步进电压值）前提下，只要增加计数器的级联数和相应D/A 转换器的个数，扩⼤数显指⽰

范围，配合选⽤⾼电压输出运放，就能轻易地满⾜要求。当需要正负对称输出电压时，只要另增⼀组电源，对D/A 转换器及调整输出电路稍作改动即可达到⽬的。

5本设计总体图⽰（附录见图5）6 总结与体会

为期⼏周的课程设计，有很多的⼼得体会，本次课程设计以学⽣⾃⼰设计为主，因此培养了我的学习的积极性，让我能够独⽴去分析问题、发现问题、解决问题的能⼒。它使我对课本以及以前学过的很多知识有了很好的理解，也知道了理论与实践是有很⼤差距的。理论只是成功的⼀半，调试以及故障检查也是⾮常必要的，⽽且也是⼀项很有技巧性的⼯作，需要在实践中不断地提⾼。这次课程设计也增强我与⽼师同学交流沟通和合作完成任务的能⼒，在课设的这⼏周⾥，遇到⽆法解决的难题时，⽼师的经验总是能告诉我们解决的办法，同时，拥有⼀个好的合作伙伴的作⽤也是不可忽视的。

做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运⽤各个元件的功能，⽽且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使⽤有了更多的认识。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，⽐如独⽴思考解决问题，出现差错的随机应变，和与⼈合作共同提⾼，都受益⾮浅。

同时我认为我们的⼯作是⼀个团队的⼯作，团队需要个⼈，个⼈也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。团结协作是我们实习成功的⼀项⾮常重要的保证。⽽这次实习也正好锻炼我们这⼀点，这也是⾮常宝贵的。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从⽽提⾼⾃⼰的实际动⼿能⼒和独⽴思考的能⼒。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第⼀次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了⾃⼰的不⾜之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。在设计中遇到了很多专业知识、实战经验等⽅⾯的问题，最后在⽼师的⾟勤指导下，终于迎刃⽽解。同时，在⽼师的⾝上我也学到了很多有⽤的知识，在此向给过我帮助的所有同学和各位指导⽼师再次表⽰忠⼼的感谢。7元器件清单表8 元器件清单

参考⽂献

[1]现代电⼦学及应⽤.童诗⽩、徐振英编.⾼等教育出版社.1994年[2] 集成电⼦基础教程.郑家龙、王⼩海、章安元编.⾼教出版社.2002年5⽉[3]电⼦技术课程设计指导. 彭介华编.⾼等教育出版社.1997年10⽉[4] 康华光.电⼦技术基础（数字部分）.第四版.⾼等教育出版社[5] 彭芥华.电⼦技术课程设计指导.⾼等教育出版社[6] 吴⽴新.实⽤电⼦技术⼿册.机械⼯业出版社.2000年

[7] 郑家龙、王⼩海、章安元编.集成电⼦技术基础教程.⾼教出版社.2002年5⽉[8] 彭介华编.电⼦技术课程设计指导.⾼等教育出版社.1997年10⽉[9]模拟电⼦技术基础实验任务书.陕西科技⼤学教务处.2007年8⽉[10]数字电⼦技术基础实验任务书.陕西科技⼤学教务处.2008年1⽉