新疆大学实习（实训）报告实习（实训）名称：电工电子实习（EDA）学院：专业、班级：指导教师：报告人：学号：时间：绪论软件介绍Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

EDA的应用EDA就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。

发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。

一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。

EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。

EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。

美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim 9软件就是这方面很好的一个工具。

而且Multisim 9计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。

学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。

并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。

极大地提高了学员的学习热情和积极性。

真正的做到了变被动学习为主动学习。

这些在教学活动中已经得到了很好的体现。

还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。

1.设计目的1.）通过设计实验，全面掌握电路分析的内容,基本原理和概念2.）掌握元件模型对基本电路进行分析的方法。

3.）通过此实验掌握集成稳压器的基本原理4.）通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源；5.）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

2.所选仪器及设备：1.）计算机一台2.）Multisim2001电路仿真软件3.设计题目1.）根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。

2.）完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。

3.）完成电路的安装、调试，使作品能达到预期的技术指标。

4.）给出测试各项技术指标的方法，撰写测试报告。

4.设计内容及步骤4.1 直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

4.2直流稳压电源原理在电子电路及电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电，作为电子电路中必不可少的组成部分，它的作用之一是为各级电路中的三极管提供合适的偏置，其次是作为整个电子电路能量来源。

常见的供电方式有两种，一种是采用干电池、蓄电池或其他形式如光电池等向电路供电，这种供电方式是用化学能或其他形式的能量转化为电能之后，向电路提供能量，其缺陷在于能量的使用要受实际条件（如电池的容量）的限制；另一种是利用电网向电路供电，这种供电方式是把电网的交流电经过降压、整流、滤波和稳压之后，转化为直流电向电路提供能量，其优势在于电网所提供的能量是源源不断的。

小功率稳压电源的组成可以用图1. 1表示，它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。

图4-2-1 直流稳压电源结构图和稳压过程其中：（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电压变换成单向脉动电压。

（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而减小整流电压的脉动程度,以适合负载的需求。

（4）稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，使输出的直流电压稳定。

在对直流电压的稳定程度要求较低的电路中，稳压环节也可以不要。

4.3 单元模块设计4.3.1变压器模块电源变压器的作用是将电网 220V的交流电压V1变换成整流滤波电路所需要的交流电压V2，变压器副边与原边的功率比P2/ P1= η式中，η为变压器的效率。

一般小型变压器的效率如表4-3-1所示。

表4-3-1 小型变压器的效率通过上表可以算出变压器原边的功率P1。

4.3.2 整流桥模块整流电路的任务是将交流电变换为直流电。

完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。

管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。

如图4-3-2-1图4-3-2-1 桥式整流电路图4-3-2-2 桥式整流原理在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向R L，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。

在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。

其电流通路可用图中实线箭头表示。

在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向R L，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。

电流流过R L时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。

其电流通路如图中虚线箭头所示。

综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

结合上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图4-3-2-24.3.3 滤波电路模块滤波电路及其原理如下图4-3-3-1所示:4-3-3-1 RC滤波电路4-3-3-2 RC滤波电路电容滤波电路中二极管的电流和导通角为了得到平滑的负载电压，一般取R L C>=(3~5)T/2式中T为电源交流电压的周期。

滤波电容的容量可由下式估算：C=I C t/ΔV ip-p式中ΔV ip-p——稳压器输入端纹波电压的峰-峰值；T——电容C放电时间，t=T/2=0.01SI C——电容C放电电流，可取I C=I omax，滤波电容C的耐压值应大于1.4 V24.3.4 稳压管模块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、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。

常见集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。

固定式三端稳压器：常见产品有CW78XX、CW79XX(国产)，LM78XX、LM79XX（美国），在使用中不能进行调整。

78XX系列稳压器输出固定的正电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。

同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。

79XX系列稳压器输出固定的负电压，如7905输出为-5V。

图1为LM7800，LM7900系列的外形和接线图。

输入端（不稳定电压输入端）标以“1”输出端（稳定电压输出端）标以“2”公共端标以“3”本实验所用集成稳压器为三端固定正稳压器LM7812，它的主要参数有：输出直流电压U0 =+12V，输出电流 L:0.1A,M:0.5A,电压调整率 10mV/V,输出电阻R0 =0.15Ω,输入电压U I 的范围15～17V。

因为一般U I 要比U0 大3～5V，才能保证集成器工作在线性区。

图1 固定式集成三端稳压器外形及电路符号图2是用三端式稳压器 W7812 构成的单电源电压输出串联型稳压器的实验电路图。

滤波电容C1 、C2 一般选取几百～几千微法。

当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器C3 （数值为0.33μF），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。

输出端电容C4 （0.1μF）用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。

图2 由LM7812构成的串联型稳压电源图3 为正负双输出电路，例如需要U03=+15V ，U04 =-15V ，则可选LM7815和LM7915三端稳压器，这时的U I应为单电压输出时的两倍。

当集成稳压器本身的输出电压或输出电流不能满足要求时，可通过外接电路来进行性能扩展。

图 4 是一种简单的输出电压扩展电路。

如LM7812 稳压器的3、2 端间输出电压为12V，因此只要适当选择R的值，使稳压管D Z 工作在稳压区，则输出电压U0 =12+U Z ,可以高于稳压器本身的输出电压。

图 3 正、负双电压输出电路图 4 输出电压扩展电路图5是通过外接晶体管 T 及电阻R1 来进行电流扩展的电路。

电阻R1 的阻值由外接晶体管的发射结导通电压U BE 、三端式稳压器的输入电流I1 （近似等于三端稳压器的输出电流I O1）和T的基极电流I B 来决定，即R1 = U BE /I R = U BE /(I1-I B) = U BE /[I O1-(I C/β)]式中：I C 为晶体管 T 的集电极电流，它等于I C = I0 –I O1 ；β为T 的电流放大系数；对于锗管U BE 可按0.3V估算，对于硅管U BE 按0.7V估算。

图 5 输出电流扩展电路可调式三端稳压器：可调式三端稳压器输出连续可调的直流电压。

常见产品有CW317、CW337（国产），LM317、LM337(美国)。