㈡、单元电路设计
1、数控基准电源
④、 D/A转换电路的外接运放选取 运放的最大输出电流为： 若选低4位 若选高4位
max 0.586V UO max IO 0.0568mA R 10 K max 9.375V UO max IO 0.9375mA R 10 K
教
材：电子课程设计与工艺实习
指导书
宁波大学信息科学与工程学院编
设计题
数控直流稳压电源
设计过程:
电路图设计→组装→调试→ 写设计调试报告
电路图设计：一、设计任务与要求
1、设计任务
设计并制作有一定输出电压调节范围和
功能的数控直流稳压电源。
电路图设计：一、设计任务与要求
2、基本要求 1>、输出直流电压调节范围0~15V，纹 波小于20mV。 2>、输出电流0~500mA。 3>、稳压系数小于0.2。
1、数控基准电源
+VＣＣ R1 G R2 C
uC
t uO
tHale Waihona Puke ㈡、单元电路设计1、数控基准电源
+VＣＣ
R、C估算： R1 按键闭合后，必须能使 电容C充电到VT+以上，从而 使施密特触发器输出翻转。 R2 设：充电开始到uC=VT+所需时间为tW。 则： uC (0 ) 0, uC () UR2 , uC (tW ) VT
输出电压为： U
调整管 +
O

R U UN ( R1 R2 ) P ( R1 R2 ) 1 1 U Z R2 R2 R2
取样电路 比较放大器 7 R1 +
UO RL
R UI
A R2
基准电压电路 -
DZ
-
显然， UO与UZ成线性关系，若UZ是数 控的，则UO就可以是数控的。故基准电源 电路可用数控基准电源电路代替。
将计数器 的输出译码， 显示当前稳压 电源的输出。
基准电压输出
可
－记数 信号
逆 D/A 转换 电路
计数器
U'O
产生记数的脉 冲信号，实现电 压步进值的增或 减。“+”键控制 步进增，“－” 键控制步进减。
对单脉冲产 生电路的信号进 行 “+”或“－” 计数，或从预置 数端直接输入所 需的数值。
将计数器输 出的数字量转换 成模拟量U'O ， 控制稳压电源的 输出。
稳压
+
变压器
电路
uI
－
电路
uO
－
我们只对稳压电路部分进行设计，前
三部分利用现成的实验室稳压电源。即
uI=实验室稳压电源的输出电压
电路图设计：二、设计的基本原理
2、稳压电路工作原理
采用串联型稳压电路，其原理图为
调整管
+
取样电路
+
比较放大器
R1
UO RL
R UI
A R2
基准电压电路
DZ － －
电路图设计：二、设计的基本原理
8位 输入 寄存器
8位 DAC 寄存器
& & &
DGND
WR 2 XFER
㈡、单元电路设计
1、数控基准电源
②、 DAC0832基本工作方式 单缓冲方式 ： 一级寄存器锁存，另一级直通 。
D7 . . D0 ILE
CS WR 1
8位 输入 寄存器
8位 DAC 寄存器
8位 D/A 转换器
VREF Iout2 Iout1 RF AGND VDD
uC () uC (0 ) 故： tW R1C ln uC () uC (tW ) U R2 R1C ln U R 2 VT R2 其中 U R2 VCC R1 R2
VT+ VTuC
G C
t uO
tW必须小于手按键时间。
t
㈡、单元电路设计
R、C估算： 设：手按键时间为1ms； 则
8位 DAC 寄存器
8位 D/A 转换器
VREF Iout2 Iout1 RF AGND VDD
& & &
DGND
WR 2 XFER
㈡、单元电路设计
数据 输入 端
输入 寄存 器选 通端
D7 . . D0 ILE
CS WR 1
1、数控基准电源
8位 D/A 转换器 VREF Iout2 Iout1 RF AGND VDD
8位 输入 寄存器
8位 DAC 寄存器
？
模拟地 电源 5~15V
& & &
DGND
数字地
ILE：信号允许端， 高电平有效； CS： 片选端， 低电平有效； WR1：写输入端1， 低电平有效。
WR 2 XFER
DAC寄存 器选通端
XFER：信号传送控制端， 低电平有效； WR2：写输入端2， 低电平有效。
㈡、单元电路设计
1、数控基准电源
③、 D/A转换电路的连接及参数设置 VREF设置 ： 8位 D/A转换器的输出电压为：
UO VREF 7 6 5 (2 d 2 d 2 d5 7 6 8 2
D7 . . . . D0
CS WR1 WR2 XFER
VREF 2 d0 ) D 256
0.1V 若取步进值为： UO
则应取 VREF 1.6V
考虑: VREF 10V
应取合适的VREF及步进值。
㈡、单元电路设计
1、数控基准电源
③、 D/A转换电路的连接及参数设置 数控基准电源输出电压范围： 因
VREF 7 8 (2 d 7 26 d 6 25 d5 UO 2 15 0~ UO VREF 256 D 2 d0 ) VREF 256
RD 接双掷开关。 RD=1时，直接清0； RD=0时，正常工作。
㈡、单元电路设计
1、数控基准电源
3>、D/A转换电路 D/A转换电路有多种型号，我们选用最常 用的DAC0832 D/A转换芯片为例，说明D/A转 换电路的设计。 ①、 内部结构
D7 . . D0 ILE
CS WR 1
8位 输入 寄存器
㈡、单元电路设计
①、 输入电压UI的确定
调整管
2、稳压电路
调整管 + 比较放大器 7 R1 取样电路 +
电路图设计：二、设计的基本原理
3、数控基准电源
数控基准电源的原理框图
译码 显示 电路 单脉冲 产 电 生 路 可 逆 D/A 转换 电路 基准电压输出
计数器
U'O
此处，U'O代替稳压管电压UZ 。
电路图设计：二、设计的基本原理
数控基准电源的工作原理
+记数
译码 显示 电路
单脉冲 产 电 生 路
信号
借位 加计数 进位
74LS193
减计数 异步置0端 同步置数端
㈡、单元电路设计
②、 与前后电路连接
“+”按 键产生步 进 单脉冲 产 生 电 路
1、数控基准电源
74LS193
分别接4个 双掷开关 用于置数
分别接D/A转换器 的4个输入端。 单脉冲 产 生 “－”按 电 路 键产生步 进 LD接双掷开关。 LD=1时，计数，实现步进； LD=0时，CP上升沿时刻置数： Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
1、数控基准电源
+VＣＣ R1 G R2 C
U R2 tW R1C ln 1ms U R 2 VT
一般
取C=0.1μF ； 查得VT+； 由公式计算R1、 R2 （可取R1=R2 ）；
单脉冲产生电路2可自己看指导书。
㈡、单元电路设计
1、数控基准电源
2>、可逆计数器 可逆计数器可直接用74LS192/74LS193实 现。为使D/A转换方便起见，选用十六进制的 74LS193。 ①、 74LS193逻辑符号及引脚功能
VT+ VTuC
1、数控基准电源
+VＣＣ R1 G R2 C
t uO
t
㈡、单元电路设计
（2）R、C及VCC值估算 VCC估算： 必须UR2> VT+
R2 U R2 VCC 因 R1 R2 R1 故 VCC (1 )VT R2 VT+可根据选用的施密特触发 器型号，从手册上查得。其值与施 VT+ 密特触发器的工作电源电压VDD有 VT关。 一般VDD、VCC取自同一个电 源，根据实验室提供的稳压电源确 定，如5V、10V、12V、15V等。
0
VDD ILE VREF RF IOUT1 IOUT2 AGND
因计数器输出只有 4位，只能接D/A转换器 中D0~D7的4位，故输出 电压与输入端的选择有 关。
+5V
－ A ＋
U'o
DAC0832
㈡、单元电路设计
若选低4位，则： U O
1、数控基准电源
VREF 3 (2 d3 22 d 2 21 d1 20 d 0 ) 256 VREF 步进值为： U O 256 0.01V 若取步进值为： UO 则应取 VREF 2.56V
㈡、单元电路设计
8位 D/A 转换器 VREF Iout2 Iout1 RF
1、数控基准电源
VREF ：参考电压输入端，电压范围为±10V； Iout1： D/A转换器电流输出端，接外部运放的 反相输入端 ； Iout2： D/A转换器电流输出端，接外部运放的 同相输入端；
RF： 反馈电阻端，内部已有与倒T型网络匹配 的电阻R。接外部运放的输出端。