Proteus電源設(shè)計(jì)電路仿真

1、Hefei University電源設(shè)計(jì)電路仿真課題名稱： Proteus 電源設(shè)計(jì)電路仿真作者姓名： 卓樹文 學(xué) 號(hào)： 1105031018 指導(dǎo)老師： 劉偉 完成時(shí)間: 2012-10-25 目 錄前 言2一、 概要2二、proteus整體功能預(yù)覽2三、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的基本要求21、課程設(shè)計(jì)的目的和要求31.1課程設(shè)計(jì)的目的31.2課程設(shè)計(jì)的要求32、總體設(shè)計(jì)32.1 將一個(gè)12v電源通過電路設(shè)計(jì)降到5v，3.3v32.1.1 電路基本工作原理分析32.1.2 元器件4集成芯片的簡介42.2將一個(gè)12v電源通過電路設(shè)計(jì)升到24v5電路基本工作原理分析5元器件6集成芯片的簡介6系統(tǒng)操作說明8

2、前 言一、 概要 電源設(shè)計(jì)電路仿真是本次課程設(shè)計(jì)的主題，通過在proteus仿真軟件中對(duì)電路的仿真與測試，設(shè)計(jì)出滿足課程指標(biāo)要求的電源電路，并熟悉proteus集成環(huán)境軟件的各種元器件以及仿真軟件的各種功能。 在本次課程設(shè)計(jì)中主要采用兩種核心集成芯片，分別是三端式穩(wěn)壓器、集成運(yùn)算放大器。三端式穩(wěn)壓器：隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小，外接線路簡單、使用方便、工作可靠和通用性等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種電子設(shè)備中應(yīng)用十分普遍，基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器的種類很多，應(yīng)根據(jù)設(shè)備對(duì)直流電源的要求來進(jìn)行選擇。對(duì)于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來說，通常

3、是選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器。而在這種類型的器件中，又以三端式穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。運(yùn)算放大器：集成電路運(yùn)算放大器（簡稱集成運(yùn)放）是模擬集成電路中應(yīng)用極為廣泛的一種器件，它不僅用于信號(hào)的運(yùn)算、處理、變換、測量和信號(hào)產(chǎn)生電路，而且還可用于 開關(guān)電路中。運(yùn)算放大器作為基本的電子器件，雖然本身具有非線性的特性，但在許多情況下，它作為線性電路的器件，很容易用來設(shè)計(jì)各種應(yīng)用電路。 二、proteus整體功能預(yù)覽Proteus軟件是由英語Labceter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，已有近20年的歷史，在全球得到了廣泛應(yīng)用。Proteus軟件和我們現(xiàn)有的其他電路設(shè)計(jì)仿真軟件的不同即它的功能不

4、是單一的。它強(qiáng)大的元件庫可以和任何電路設(shè)計(jì)軟件相媲美；其電路仿真功能可以和Multisim相媲美，且獨(dú)特的單片機(jī)仿真能是Multisim及其他任何仿真軟件都不具備的；它的PCB電路制版功能可以和Protel相媲美。它的功能不但強(qiáng)大，而且每種功能都毫不遜色于Protel，是廣大電子設(shè)計(jì)愛好者難得的一個(gè)工具軟件。三、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的基本要求1. 報(bào)告簡單介紹Proteus集成環(huán)境軟件。2. 報(bào)告說明電源設(shè)計(jì)電路原理及常用芯片的功能。3. 報(bào)告內(nèi)容概括系統(tǒng)，說明深刻，能夠較好的反應(yīng)主題。 4.將一個(gè)12v電源通過電路設(shè)計(jì)分別升到24v和降到5v，3.3v，給出詳細(xì)的電路原理 圖，采用集成芯片的需給出芯

5、片的工作手冊(cè)，自己搭出的電路給出原理分析，通過Proteus給出設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果。 1、課程設(shè)計(jì)的目的和要求1.1課程設(shè)計(jì)的目的 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境調(diào)試程序的使用，設(shè)計(jì)出滿足指標(biāo)要求的電源電路從而熟悉Proteus對(duì)電源電路的仿真、測試過程。同時(shí)熟悉proteus中的各種元器件的位置和用法。1.2課程設(shè)計(jì)的要求將一個(gè)12v電源通過電路設(shè)計(jì)分別升到24v和降到5v，3.3v，給出詳細(xì)的電路原理圖，采用集成芯片的需給出芯片的工作手冊(cè)，自己搭出的電路給出原理分析，通過Proteus給出設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果。 2、總體設(shè)計(jì)2.1 將一個(gè)12v電源通過電路設(shè)計(jì)降到5v，3.3v2.1.1 電路基本工作原理分析本次課

6、程設(shè)計(jì)中所需的集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出如LM317或負(fù)電壓輸出如LM337兩種類型。 在本次課程設(shè)計(jì)中我準(zhǔn)備采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓器選用LM317。  這類穩(wěn)壓器是依靠外接電阻來調(diào)節(jié)輸出電壓的,為保證輸出電壓的精度和穩(wěn)定性，要選擇精度高的電阻,同時(shí)電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流在連線上產(chǎn)生誤差電壓。三端可調(diào)式穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路的輸出電壓為:LM317的，由于，故可以忽略不計(jì)，所以可化簡為，其中代表滑動(dòng)變阻器的下部，代表滑動(dòng)變阻器的上部。 實(shí)驗(yàn)電路圖 1 實(shí)驗(yàn)電路圖 2 2.1.

7、2 元器件 三端穩(wěn)壓器 ：LM317L，滑動(dòng)變阻器 ：POT-HG，直流電壓表 ：Volts,電阻 ：resistors, 直流信號(hào)發(fā)生器12v ：DC，地端。集成芯片的簡介 LM317集成穩(wěn)壓器的特性簡介：三端可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出電壓可調(diào)，穩(wěn)壓精度高，輸出波紋小。其一般的輸出電壓為1.2535V或-1.25-35V。比較典型的產(chǎn)品有LM317和LM337等。LM317的輸出電壓范圍是 1.2V 至 37V，負(fù)載電流最大為 1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317 

8、內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。幾種集成穩(wěn)壓器件的封裝形式： 圖1 圖2 圖32.2將一個(gè)12v電源通過電路設(shè)計(jì)升到24v 電路基本工作原理分析 反相比例運(yùn)算電路 電路如圖1所示。對(duì)于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 。 為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2R1 / RF。 圖1 反相比例運(yùn)算電路 圖2 反相加法運(yùn)算電路 反相加法電路 電路如圖2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 R3R1 / R2 / RF 同相比例運(yùn)算電路 圖3是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 ， R2R1 / RF當(dāng)R1時(shí)，UOUi，即得到

9、如圖4所示的電壓跟隨器。圖中R2RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10K， RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。 圖3 同相比例運(yùn)算電路 圖4 電壓跟隨器,實(shí)驗(yàn)電路圖元器件一個(gè)集成運(yùn)算放大器：UA741，一個(gè)直流電壓表：Volts，兩個(gè)電阻：resistors，一個(gè)直流穩(wěn)壓發(fā)生器12v，一個(gè)直流穩(wěn)壓發(fā)生器+25v，一個(gè)直流穩(wěn)壓發(fā)生器-25v，地端。集成芯片的簡介 集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算

10、電路。理想運(yùn)算放大器特性： 在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。1.開環(huán)電壓增益：Aud= 2.輸入阻抗：ri= 3.輸出阻抗：ro=0 4.帶寬： fBW= 5.失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性： （1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UOAud（U+U）,由于Aud=，而UO為有限值，因此，U+U0。即U+U，稱為“虛短”。 （2）由于ri=，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即IIB0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對(duì)其前級(jí)吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡化運(yùn)放電路

11、的計(jì)算。A741引腳排列圖介紹： 引腳的概念：引線末端的一段，通過軟釬焊使這一段與印制板上的焊盤共同形成焊點(diǎn)。引腳可劃分為腳跟（bottom）、腳趾（toe）、腳側(cè)（side）等部分。引腳，又叫管腳，英文叫Pin。就是從集成電路（芯片）內(nèi)部電路引出與外圍電路的接線，所有的引腳就構(gòu)成了這塊芯片的接口。 集成運(yùn)算放大器是一種線性集成電路，和其它半導(dǎo)體器件一樣，為了正確使用集成運(yùn)放，這里介紹他的引腳排列圖， 下圖是A741（或F007），引腳排列示意圖：A741（或F007），引腳排列圖本實(shí)驗(yàn)采用的集成運(yùn)放型號(hào)為A741（或F007），引腳排列如上圖所示，它是八腳雙列直插式組件，腳和腳為反相和同相輸

12、入端，腳為輸出端，腳和腳為正、負(fù)電源端，腳和腳為失調(diào)調(diào)零端，腳之間可接入一只幾十K的電位器并將滑動(dòng)觸頭接到負(fù)電源端。 腳為空腳。一般A741 左下角有黑色一圓點(diǎn)標(biāo)志，這黑色圓點(diǎn)標(biāo)志就是腳，也就是定位腳，根據(jù)這腳逆時(shí)針排序到8腳。集成動(dòng)算放大器的封裝形式: 集成動(dòng)算放大器的封裝形式主要為金屬圓殼封裝及雙列直插式封裝，如圖所示。金屬圓殼封裝的引腳有8、10、12三種形式，雙列直插型封裝的引腳有8、14、16三種形式。 系統(tǒng)操作說明1、 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，打開PROTUES軟件2、 在protues軟件畫出電路原理圖3、 運(yùn)行仿真4、 若出現(xiàn)錯(cuò)誤，檢查電路進(jìn)行調(diào)試再運(yùn)行仿真 3、總 結(jié) 這次是我們第一次做課程設(shè)計(jì)，在此之前我對(duì)Proteus軟件的操作和運(yùn)用都不是很熟悉，通過在電腦上對(duì)proteus軟件進(jìn)行操作和學(xué)習(xí)，在加上這次的課程設(shè)計(jì)讓我慢慢培養(yǎng)了綜合應(yīng)用課本理論解決實(shí)際問題的能力，熟悉了Proteus對(duì)電源電路的仿真、測試過程。熟悉了proteus中的各種元器件的位置和用法。體會(huì)到了proteus的強(qiáng)大功能。 在這次課程設(shè)計(jì)中我覺得本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們學(xué)習(xí)proteus這門課程有很大的的幫助，它需要我們將學(xué)過的理論知識(shí)與實(shí)際系統(tǒng)地聯(lián)系起來，加強(qiáng)我們對(duì)學(xué)過的知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力！在設(shè)計(jì)的過程中，我們需要不厭其煩的查閱書籍、搜索元器件、