高低电平报警器

课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 淮海工学院 课程设计报告书 课程名称： 模拟电子技术课程设计 目： 高低电平警报器 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 12-13-1 专业班级： 姓 名： 学 号： 评语： 成绩： 签名 日期： 1 绪论 电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括 Analog (模拟) 电子技术和 Digital (数字) 电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。电子技术是当今高新技术的“龙头”，各先进国家无不把它放在优先的发展的地位。电子技术是电类专业的一门重要的技术基础课，课程的显著特点之一是它的实践性。要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器件的原理，电子电路的基本组成及外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，课程设计就是电子技术教学中的重要环节。本课程设计就是针对模拟电子电路这门课程的要求所做的，同时也将学到的理论与实践紧密结合。随着社会的发展，很多的家用电器进入我们日常生活中，在日常生活中，经常会用到一些电器和仪器设备只能在一定的输入电压范围内工作，超出此范围，电路工作就不正常。由于这个原因，就需要对输入电压进行监控。所以，高低电平报警器应运而生。 2 设计目的、要求 电子技术课程设计是一门十分重要的实践基础课，学生不仅需要有较高的理论素养，同时也要掌握基本的设计知识和技能，为今后课程的学习打下坚实的基础。通过此设计使学生达到以下目的： 1、巩固加深对模拟电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。 2、通过查找资料、选、设计电路、仿真或调试、写报告等环节的训练，熟悉设计的过程、步骤。培养学生独立分析问题、解决问题的能力。为今后从事电子线路的设计、研制电子产品打下良好的基础。 3、了解电子线路设计的工程、工艺技术，学会书写设计说明书。 4、培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。 3 设计内容及主要设计指标 3.1 设计内容 0~10V进步电源（包括变压器、整流、滤波部分的设计）；窗口比较器；报警电路。 3.2 主要技术要求 1）当输入电压 或 时电路报警。 2）VI为0~10V步进电源，步进1V，自制。 3）VCC=12V。 4 总体框图设计 根据技术要求，此报警器可由以下几部分组成，首先要产生输入电压VI：0~10V的步进电源；第二部分是比较器，将VI与报警门限电平相比较，由于该报警器要求有两个门限电平，即 或 电路报警，而 电路不报警，所以这里选用窗口比较器；第三部分则为报警电路总体设计框图： 0~10V 图4-1 总设计框图 5 功能框图设计 5.1 0~10V步进电源的设计 步进电源由直流电源和求和电路组成，而直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成。各部分的电压波形如4-1-1所示。由于要求输出0~10V步进电源，在此选用三端可调输出集成稳压器CW317，CW317输出电压范围为1.2V~37V，为了能满足技术要求输出0~10V，可再选用一片CW337（输出-1.2~-37V），使之输出-1.2V，与CW317的+1.2V相加，从而使输出电压达到0V。 电网 图5-1-1 图5-1-2 参考电路如图5-1-3所示。 EMBED Visio.Drawing.6 图5-1-3 0~10V 步进电源参考电路 该电路由整流部分、滤波部分、稳压部分和同相加法器组成。 整流部分的作用：实际是将变换后的交流电压转变为单方向的脉动电压。直流电路的任务是将交流点变为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。因此二极管是整流电路的关键元件。 滤波电路的作用：对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为含交变成份很小的直流电压。滤波电路用于滤去输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电压降低时，就能把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即C具有平波作用。在这个电路中，C是C1和C5。 三端可调输出集成稳压器CW317的作用：它的内部电路有比较放大器、偏置电路、电流源电路和带隙基准电压VREF等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压接至比较放大器的同相端和调整端之间。它的特点是输出电压连续可调，调节范围较宽。R2的大小根据输出电压调节范围确定。C2和C6是用来实现频率补偿、防止稳压器长生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰。C3、C4和C7是用来减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。 同相加法器的作用：该电路是求和电路， 和 从同相输入。 参数计算： 图中用4个开关的不同组合方式来调节CW317的输出电压 ，已知 是CW317的基准电压，其值为 =1.25V, 且VO= (1+R2/R1), 所以 ,改变 即可改变 ，根据上式，可以很容易的推导出四个开关不同的闭合方式下 的值。 由于R2的取值范围是（0~900） ，根据上面的公式计算得 的取值范围是： 1.25（1+0）V~1.25（1+900/100）V，即 =(1.25~12.25)V。 而CW337的输出 始终为-1.25V。 A1组成同相加法器，根据电路图，由虚短和虚断的概念可得： ------------①→ -----------------------------------------------②→ -------------------------------------③→ 3个方程式联立得 ， 由 的范围可得 的变化范围是（0~10）V。 其它电阻和电容的大小由经验可得。 5.2 窗口比较器的设计 电路如图（a）所示，传输特性如图（b）所示： 图5-2窗口比较器 根据技术要求，UL应为 ，UH应为 取R1=R2=R3=15K可满足技术要求，工作过程如下： 当VI>UH时，D1导通，Vo为低电平 当VIu+ ，此时uo为低电平，发光二极管和蜂鸣器均不工作；当 或 时，ui为低电平，经过单门限比较器，Uo为正负相间的矩形波，当正电平到来时，发光二极管发光，蜂鸣器发出嘟声，当负电平到来时，发光二极管熄灭，蜂鸣器停叫。这样，只要矩形波发生器频率适当，就可看到发光二极管连续闪烁，蜂鸣器发出嘟嘟声。 6 总电路图设计 首先由0~10V步进电源产生稳定的电压，步进1V，然后通过输出端Vo与窗口比较器的输入端相连，取R1=R2=R3=15K可满足技术要求，工作过程如下： 当VI>UH时，D1导通，Vo为低电平 当VI