常用電源電路設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

作者：陸召振 周樹(shù)艷 陸偉宏 王寧 單位：無(wú)錫油泵油嘴研究所

共軌系統(tǒng)通常正常工作電壓選擇28~30V，即需要滿(mǎn)足Ur≧30V。2）最小擊穿電壓UbUb分為5%和10%兩種。對(duì)于5%的Ub來(lái)說(shuō)，Ur=0.85Ub；對(duì)于10%的Ub來(lái)說(shuō)，Ur=0.81Ub。當(dāng)電壓高于此值后，TVS發(fā)生雪崩擊穿，此后，TVS兩端電壓將一直保持在鉗位電壓Uc。3）最大鉗位電壓Uc當(dāng)TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊擊穿后，管子中流過(guò)大電流，峰值為IP，端電壓由Ur值上升到Uc值就不再上升了，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用。Uc與Ub之比稱(chēng)為鉗位因子，一般在1.2~1.4之間，計(jì)算多代入為1.3。其他諸如反向漏電流、結(jié)電容等參數(shù)也需要考慮電路靜態(tài)電流以及信號(hào)頻響等因素進(jìn)行擇優(yōu)選擇。最大允許瞬時(shí)功率Pp根據(jù)車(chē)用電源系統(tǒng)電路抗干擾標(biāo)準(zhǔn)要求須至少大于6000W。防反接保護(hù)電路設(shè)計(jì)防反接保護(hù)使用一個(gè)普通二極管就可以實(shí)現(xiàn)，或者采用其他MOS管防反接電路。普通二極管防反接保護(hù)電路優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，器件少，但由于受二極管額定功耗的限制，這種防反接不能承受長(zhǎng)時(shí)間的反接故障。圖3為防反接保護(hù)二極管在電路中的設(shè)計(jì)位置，二極管選擇時(shí)考慮ECU的整體功耗，選擇正向?qū)娏鞔笥谡９ぷ髯畲箅娏?，同時(shí)防反接保護(hù)二極管盡量選擇低壓降快恢復(fù)二極管，反向耐壓滿(mǎn)足電路要求。過(guò)電流保護(hù)電路ECU電源電路在過(guò)載或者負(fù)載短路等故障發(fā)生時(shí)，需要在外部線束中或電源處理電路回路中設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)電路，否則電路將損毀不能正常工作。通常在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中采用自恢復(fù)熔斷絲串聯(lián)在回路中，或設(shè)計(jì)電路采樣閉環(huán)控制電路等。

從以上自恢復(fù)熔斷絲的原理可以看出，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流時(shí)，可能存在大量熱量的產(chǎn)生，由于ECU通常安裝在相對(duì)封閉的空間內(nèi)，熱量無(wú)法快速消散，因此可能會(huì)對(duì)ECU其他電路的工作產(chǎn)生影響，再加上自恢復(fù)熔斷絲存在不好安裝及精度不高的問(wèn)題，因此ECU過(guò)流保護(hù)電路通常不選用這種方案。圖4為一種閉環(huán)電流采樣控制保護(hù)電路，T1用來(lái)檢測(cè)負(fù)載電流IL，采樣電阻R1產(chǎn)生成比例的電壓。電流過(guò)載發(fā)生時(shí)，電容C1充電電壓會(huì)增加到穩(wěn)壓二極管Z1的導(dǎo)通電壓，此時(shí)三極管Q1導(dǎo)通，集電極輸出信號(hào)關(guān)閉后續(xù)電路的控制級(jí)，從而切斷電源電路的工作。類(lèi)似過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意變壓器的設(shè)計(jì)選型，由于車(chē)用ECU對(duì)成本的要求越來(lái)越高，此電路設(shè)計(jì)成本較高，且占用ECU體積大，目前在ECU上采用較少。綜上，我們似乎沒(méi)有非常完美的過(guò)流保護(hù)電路方案，幸運(yùn)的是目前世界上一些著名半導(dǎo)體公司都提供帶有過(guò)流自動(dòng)保護(hù)的電路控制芯片。比如美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的汽車(chē)DC/DC控制芯片，德國(guó)英飛凌公司的汽車(chē)級(jí)LDO電源處理芯片，這些芯片都能提供過(guò)流自動(dòng)保護(hù)功能。因此在ECU電源電路設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選用類(lèi)似集成芯片作為電路核心元件，這些芯片通常都經(jīng)過(guò)汽車(chē)等級(jí)的測(cè)試，可以放心采用。共模抑制電路設(shè)計(jì)ECU電源系統(tǒng)電路通常采用共模扼流圈設(shè)計(jì)共模抑制電路。共模扼流圈，也叫共模電感（Com-monmodeChoke），是在一個(gè)閉合磁環(huán)上對(duì)稱(chēng)繞制方向相反、匝數(shù)相同的線圈。

在電源電路設(shè)計(jì)時(shí)，采用共模扼流圈能夠有效地消除共模干擾，提高ECU電磁兼容性能。目前一些著名的無(wú)源器件生產(chǎn)廠家均提供ECU專(zhuān)用的電源系統(tǒng)電路共模扼流圈，比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU電源線設(shè)計(jì)，TDK公司提供的這種共模扼流圈通過(guò)專(zhuān)用磁芯設(shè)計(jì)而成的方形閉磁路磁芯，在保持原有特性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了小型化，便于安裝。同時(shí)具有高阻抗特性，可發(fā)揮優(yōu)異的共模噪聲抑制效果，最大電流可高達(dá)8A。濾波電路設(shè)計(jì)共軌系統(tǒng)ECU電源電路的輸入是從汽車(chē)蓄電池直接引入的。由于汽車(chē)上所有電子設(shè)備都共用這一個(gè)電源，其他電子設(shè)備的干擾可能通過(guò)電源耦合到ECU。另外，車(chē)用蓄電池的電源高頻干擾、汽車(chē)電機(jī)的啟動(dòng)停止以及負(fù)載的突然變化均會(huì)將干擾帶入ECU。在設(shè)計(jì)電源處理電路時(shí)必須設(shè)計(jì)濾波電路來(lái)濾除這些干擾。通常采用∏形濾波電路設(shè)計(jì)串聯(lián)在電源處理回路中，主要對(duì)差模干擾起到抑制作用，圖6為基本的∏形濾波電路。在實(shí)際的∏形濾波電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)ECU實(shí)際使用需求進(jìn)行電感L及電容C1和C2的參數(shù)選擇，電容C3根據(jù)負(fù)載功率的大小調(diào)整容值及耐壓參數(shù)。電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總結(jié)共軌系統(tǒng)ECU電源系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合以上的各種保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)選擇合適的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM調(diào)制頻率設(shè)置需要綜合考慮電源處理的效率和EMC性能。常用的ECU電源系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)方案如圖7所示。ECU通過(guò)點(diǎn)火鑰匙開(kāi)關(guān)處理電路，將汽車(chē)蓄電池電源輸入，然后通過(guò)各種保護(hù)電路將穩(wěn)定的電壓輸入DC/DC處理電路，最后通過(guò)汽車(chē)專(zhuān)用低壓降線性穩(wěn)壓電源（LDO）處理成多路電源分別給ECU各電路模塊供電。

在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)處理電路時(shí)，不僅應(yīng)考慮基本電壓處理電路的精度和效率，還應(yīng)設(shè)計(jì)不同的保護(hù)電路，應(yīng)對(duì)各種可能出現(xiàn)的干擾和故障情況。保護(hù)電路的設(shè)計(jì)需要考慮整個(gè)電源系統(tǒng)電路的工作原理，合理的布局保護(hù)電路在整個(gè)電源系統(tǒng)電路中的位置；各種保護(hù)電路的器件選擇則需要綜合電路原理、成本、安裝及廠家品牌等諸多因素進(jìn)行合理選擇。除了本文提到的幾種保護(hù)電路設(shè)計(jì)外，或許還有其他應(yīng)對(duì)整車(chē)復(fù)雜故障情況的電路選擇，這就需要在ECU的實(shí)際使用過(guò)程中進(jìn)行不斷的積累和研究。

第2篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞： 沃爾曼電路； MOS管； 閾值電壓； 鏡像電流源

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）10?0125?03

0 引 言

所謂沃爾曼電路，就是將場(chǎng)效應(yīng)管縱向堆積起來(lái)，將下面器件的漏極與上面器件的源極連接起來(lái)，將上面器件的柵極交流接地，這樣連接的場(chǎng)效應(yīng)管看作一個(gè)器件、并以源極接地來(lái)使用的電路[1]。

沃爾曼電路因?yàn)槟軌虼蟠筇岣叻糯箅娐返脑鲆妫约盁o(wú)需增加額外的電流消耗級(jí)就可得到高性能的鏡像電流源，從而得到廣泛的應(yīng)用。為了減小在動(dòng)態(tài)損耗，管子最好工作于臨界飽和的區(qū)域，所以沃爾曼電路管子的偏置電壓很重要。

隨著場(chǎng)效應(yīng)管技術(shù)的進(jìn)步，大規(guī)模集成電路的特征尺寸越來(lái)越小，但是即使在低電壓的情況下也會(huì)帶來(lái)溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)和載流子的倍增效應(yīng)等諸多問(wèn)題，而最大直流電壓增益的減小會(huì)直接影響總的放大電路的增益。用最小特征尺寸場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)的沃爾曼電路可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入/輸出高隔離，高輸出電阻，寬頻帶，高直流電壓增益和良好的頻率響應(yīng)等特征。鏡像電流源任何時(shí)候它的輸出電流僅僅取決于輸入電流，而與輸出端的電壓無(wú)關(guān)。輸入電流與輸出電流的比例取決于場(chǎng)效應(yīng)管的尺寸比例[2?3]。電流源電路經(jīng)常用于模擬電路中，為各級(jí)放大電路提供合適的靜態(tài)電流，或者作為有源負(fù)載取代高阻值的電阻，從而提高放大電路的放大能力。

1 常規(guī)的MOS沃爾曼電路

常規(guī)的MOS沃爾曼電路如圖1所示，場(chǎng)效應(yīng)管T3相當(dāng)于一個(gè)放大器，其引入的負(fù)反饋穩(wěn)定輸出端場(chǎng)效應(yīng)管T2偏置電壓。為了達(dá)到穩(wěn)定效果，必須讓管子工作于合適的區(qū)域，T1管開(kāi)始工作于可變電阻區(qū)，電路沒(méi)有調(diào)節(jié)功能；進(jìn)入飽和區(qū)后，當(dāng)輸出電壓接近0.5 V時(shí)，T3管開(kāi)始起調(diào)節(jié)作用[4]。即使T2進(jìn)入可變電阻區(qū)依然有調(diào)節(jié)作用，但是輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍變大。

2 改進(jìn)的MOS沃爾曼電路

2.1 電路設(shè)計(jì)

可以看出，所設(shè)計(jì)的沃爾曼電路達(dá)到了減小調(diào)節(jié)閾值電壓的目的。常規(guī)沃爾曼電路開(kāi)始調(diào)節(jié)的門(mén)檻電壓接近0.5 V，而改進(jìn)的沃爾曼電路幾乎從一開(kāi)始就開(kāi)始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電壓接近0 V。

3 用改進(jìn)的MOS沃爾曼電路設(shè)計(jì)的鏡像電流源

電流源的電路特點(diǎn)是輸出電流穩(wěn)定，輸出交流電阻大。電流源電路經(jīng)常用于模擬電路中，為各級(jí)放大電路提供合適的靜態(tài)電流，或者作為有源負(fù)載取代高阻值的電阻，從而提高放大電路的放大能力[6?7]。

用改進(jìn)的沃爾曼電路設(shè)計(jì)的鏡像電流源如圖4所示。

當(dāng)輸入電壓為0～5 V變化時(shí)輸出電流與輸入電流的關(guān)系如圖5所示，可以看得出該電路是一個(gè)性能良好的電流源。該電路無(wú)論是正電源還是負(fù)電源情況下性能都很良好。

4 結(jié) 語(yǔ)

從仿真結(jié)果可以看出，動(dòng)態(tài)范圍不變的情況下，改進(jìn)的沃爾曼電路開(kāi)始調(diào)節(jié)的閾值電壓減小了。用改進(jìn)的沃爾曼電路設(shè)計(jì)的鏡像電流源當(dāng)是一個(gè)性能良好的電流源。改進(jìn)的沃爾曼電路可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)鏡像電流源電路和電壓放大電路從而獲得較好的性能。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：LM2596 STM32 反饋閉環(huán) 數(shù)控開(kāi)關(guān)電源 遠(yuǎn)程控制

中圖分類(lèi)號(hào)：Tp302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）04-0080-02

1 數(shù)控開(kāi)關(guān)電源的方案設(shè)計(jì)及電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中的數(shù)控開(kāi)關(guān)電源[1，2]主要為了輸出1.2～24V，負(fù)載電流不低于3A，并且實(shí)現(xiàn)連續(xù)精確可調(diào)，調(diào)整分辨率不低于0.1V。通常，一個(gè)開(kāi)關(guān)電源需要接入220V交流電，并通過(guò)變壓器AC/DC整流轉(zhuǎn)換，以輸出低壓直流電，然后再利用反饋型降壓穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)芯片進(jìn)行控制和電壓調(diào)整。由于市場(chǎng)上現(xiàn)有的220V轉(zhuǎn)24V技術(shù)已經(jīng)非常成熟，比如常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源和電源適配器，因此本設(shè)計(jì)中將著重設(shè)計(jì)后端數(shù)控降壓部分，前段整流部分將用常用開(kāi)關(guān)電源替代。為了實(shí)現(xiàn)輸出電壓的數(shù)字控制，必須使用單片機(jī)來(lái)控制降壓穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)芯片，單片機(jī)再通過(guò)串口跟PC主機(jī)通信。單片機(jī)將使用目前較為流行的32位單片機(jī)STM32。

1.1 反饋腳的數(shù)控設(shè)計(jì)

由于單片機(jī)主要完成的工作是對(duì)比功能，即將LM2596的輸出電壓值與所需值對(duì)比，然后進(jìn)行相應(yīng)的反饋腳控制，因此，可以使用運(yùn)放來(lái)替代這部分工作?？梢允褂眠\(yùn)放減法器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)比做差。由于一般單片機(jī)的DAC輸出不會(huì)高過(guò)工作電壓，如5V或3.3V，因此在運(yùn)放減法器前，還必須進(jìn)行線性放大，也可以使用運(yùn)放搭建。

1.2 LM2596與運(yùn)放[4]構(gòu)成的電路

其中，LM2596引腳1接24V開(kāi)關(guān)電源輸入，右端端子JP2的1，2分別接單片機(jī)DAC輸出以及開(kāi)關(guān)OFF控制。

1.3 STM32最小系統(tǒng)

系統(tǒng)中的STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)包括STM32單片機(jī)芯片、復(fù)位電路、石英晶振時(shí)鐘電路。

除此之外，最小系統(tǒng)中還包含JTAG仿真、下載電路，用于程序測(cè)試仿真以及下載；4個(gè)LED燈電路，用于顯示STM32運(yùn)行狀態(tài)，或者其他需要顯示的用途。

2 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中的下位機(jī)STM32所需完成的功能主要為以下幾個(gè)：

（1）與PC主機(jī)串口通信[3]；

（2）控制LM2596輸出的開(kāi)和關(guān)；

（3）控制LM2596輸出的電壓值；

（4）保存和讀取設(shè)定的電壓值，以便下一次啟動(dòng)后默認(rèn)輸出電壓為關(guān)機(jī)前的輸出電壓；

（5）由于電源需要很高的可靠性，而STM32也有可能會(huì)死機(jī)，因此需要加入看門(mén)狗，讓它死機(jī)自動(dòng)重啟[5]。

對(duì)于功能1，采用MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，然后用串口轉(zhuǎn)USB線轉(zhuǎn)為USB接入PC機(jī)。單片機(jī)通過(guò)該串口即可進(jìn)行通信。由于串口屬于底層的通信方式，因此單片機(jī)軟件中需要做串口數(shù)據(jù)的校驗(yàn)、格式對(duì)準(zhǔn)、自動(dòng)應(yīng)答等功能。

對(duì)于功能2，采用一個(gè)單片機(jī)IO管腳和一個(gè)開(kāi)關(guān)三極管來(lái)控制LM2596的ON/OFF管腳，即可實(shí)現(xiàn)輸出控制。

對(duì)于功能3，根據(jù)前一章電路設(shè)計(jì)的原理，單片機(jī)只要改變相連DAC的電壓輸出，即可直接改變LM2596的輸出電壓。這里需要注意，并不是所有STM32都有DAC輸出，需要選擇具體的型號(hào)。本設(shè)計(jì)中，使用的是STM32F103RC，帶有兩個(gè)DAC輸出。

對(duì)于功能4，由于沒(méi)有外接片外EEPROM芯片，因此只能利用STM32片內(nèi)的FLASH進(jìn)行數(shù)據(jù)掉電保存。同時(shí)，F(xiàn)LASH中也會(huì)保存有程序本身，因此必須要將兩塊數(shù)據(jù)區(qū)域隔離開(kāi)，否則會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)覆蓋。通常，程序數(shù)據(jù)從FLASH的低段開(kāi)始寫(xiě)入，因此保存的數(shù)據(jù)可以寫(xiě)入在FLASH最高段，這樣就不會(huì)互相覆蓋。同時(shí)，燒錄程序時(shí)，也需注意不要將整個(gè)FLASH擦除，否則燒錄前保存的數(shù)據(jù)也會(huì)被擦除。

對(duì)于功能5，可以打開(kāi)STM32的獨(dú)立開(kāi)門(mén)狗，并設(shè)置喂狗時(shí)間，超時(shí)后自動(dòng)重啟。

當(dāng)DAC的參考電壓為VREF的時(shí)候，DAC的輸出電壓是線性的從0～VREF，12位模式下DAC輸出電壓與VREF以及DORx的計(jì)算公式如下：

DACx輸出電壓=

3 測(cè)試結(jié)果與分析

由上述分析可得VOUT與數(shù)字量DA中間的關(guān)系表達(dá)式：

實(shí)際輸出電壓如圖4所示，為20.5V，與理論值很接近。

證明該電路設(shè)計(jì)輸出電壓精度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

電子技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其中電子電路設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，掌握單元電路的設(shè)計(jì)方法是每個(gè)電子工程師必備的能力。具體介紹了單元電子電路設(shè)計(jì)步驟及幾種重要單元電路的設(shè)計(jì)方法。

電子技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，加強(qiáng)技能的訓(xùn)練及培養(yǎng)，是提高工程人員的素質(zhì)和能力的必要手段。在電子信息類(lèi)教學(xué)中，電子電路設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，著重讓學(xué)員從理論學(xué)習(xí)過(guò)渡到實(shí)際的應(yīng)用，為以后從事技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

設(shè)計(jì)電子電路系統(tǒng)時(shí)，首先必須明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案選擇，然后對(duì)方案中的各個(gè)部分進(jìn)行單元的設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算和器件選擇，最后將各個(gè)部分連接在一起，畫(huà)出一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的完整的系統(tǒng)電路圖。因此，掌握單元電路的設(shè)計(jì)方法和實(shí)際設(shè)計(jì)電路的能力，是電子工程師必備的能力。

一、電子技術(shù)及單元電路概念

所謂電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理，運(yùn)用電子器件設(shè)計(jì)和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科。包括信息電子技術(shù)和電路電子技術(shù)兩大分支。信息電子技術(shù)包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)。電子技術(shù)是對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行處理的技術(shù)，處理的方式有信號(hào)的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換。

電子電路是由兩部分組成，即電子元件和電子器件。電子原件是指電子設(shè)備中的電阻器、電容器、變壓器和開(kāi)關(guān)等，而電子器件通常由電子管、離子管、晶體管等構(gòu)成。電子電路按組成方式可分為分立電路和集成電路。單元電路是整個(gè)電子電路系統(tǒng)的一部分，常用的單元電路有放大電路，整流電路，震蕩電路，檢波電路，數(shù)字電路。總體來(lái)說(shuō)是與門(mén)，非門(mén)，或門(mén)及其組合的計(jì)數(shù)電路，觸發(fā)器，加減運(yùn)算器等。單元電路的設(shè)計(jì)訓(xùn)練是為了能提高整體電子電路的設(shè)計(jì)水平。

二、單元電路的設(shè)計(jì)步驟

1.明確任務(wù)

單元電路設(shè)計(jì)前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬定出單元電路的性能指標(biāo)，這是單元電路設(shè)計(jì)最基本的條件。通過(guò)計(jì)算電壓放大的倍數(shù)、輸入及輸出電阻的大小，并且根據(jù)電路設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單明了、成本低、體積小、可靠性高等特點(diǎn)進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)。

2.參數(shù)計(jì)算

參數(shù)計(jì)算是為了保證單元電路的功能指標(biāo)達(dá)到所需的要求，參數(shù)計(jì)算需要電子技術(shù)知識(shí)，對(duì)這方面的理論要求很高。例如，放大器電路中我們通常需要計(jì)算各電阻值以及他們的放大倍數(shù)；振蕩器中我們通常需要計(jì)算電阻電容以及震蕩頻率。進(jìn)行參數(shù)計(jì)算時(shí)，同一個(gè)電路可能得出不止一組數(shù)據(jù)，我們要注意選擇數(shù)據(jù)的方法，選擇的這組數(shù)據(jù)需要完成電路設(shè)計(jì)的要求，并且在實(shí)踐中能真正可行。

3.畫(huà)出電路圖

為詳細(xì)表述單元電路與整機(jī)電路的連接關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)需要繪制完整的電路圖。通過(guò)單元電路之間的相互配合和前后之間的關(guān)系使得設(shè)計(jì)者盡量簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。例如對(duì)于單元電路之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)，在各單元電路確定以后，還要認(rèn)真仔細(xì)地考慮它們之間的級(jí)聯(lián)問(wèn)題，從而到達(dá)減少浪費(fèi)，從而降低工作量。注意各部分輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和控制信號(hào)的關(guān)系，模擬輸入、輸出，使得輸入、輸出、電源、通道間全隔離，將

轉(zhuǎn)貼于

直流電流、電壓信號(hào)分成多路相同或不同的電流、電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備同時(shí)采集控制。

（1）注意電路圖的可讀性

繪圖時(shí)盡量把主電路圖畫(huà)在一張紙上，比較獨(dú)立和次要部分畫(huà)在令一張紙上，圖的端口和兩端做好標(biāo)記，標(biāo)出各圖紙之間信號(hào)的引入及引出。

（2）注意信號(hào)的流向及圖形符號(hào)

一般從輸入端和信號(hào)源畫(huà)起，又左至右或者由上至下按信號(hào)的流向依次畫(huà)出單元電路。圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注，并且圖形符號(hào)要標(biāo)準(zhǔn)，

（3）注意連接線畫(huà)法

各元件之間的連接線應(yīng)為直線，并且盡量減少交叉。通常情況下連接線應(yīng)水平或垂直布置，無(wú)特殊情況不畫(huà)斜線，互相連接的交叉用原點(diǎn)表示。

三、幾種典型單元電路的設(shè)計(jì)方法

單元電路的設(shè)計(jì)是否合理，能夠關(guān)系到整個(gè)電子電路的設(shè)計(jì)是否能夠正常運(yùn)行。因此，各個(gè)單元設(shè)計(jì)的工程師紛紛致力于單元電路的設(shè)計(jì)。

1.對(duì)于線性集成運(yùn)放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的一般思路是讓輸入電壓先通過(guò)電壓變壓器，再通過(guò)整流網(wǎng)絡(luò)，然后經(jīng)過(guò)濾波網(wǎng)絡(luò)最后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)。在單元電路中，對(duì)于串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路大體上可分為調(diào)整部分、取樣部分、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路等。經(jīng)過(guò)這樣設(shè)計(jì)的線路，具有過(guò)流及短路保護(hù)功能，當(dāng)負(fù)載電流到達(dá)限額是能起到保護(hù)電路的功能工作。其具體設(shè)計(jì)方法為：對(duì)于整流出來(lái)的直流電是很少用來(lái)直接帶動(dòng)負(fù)載，還必須濾波后降低其紋波系數(shù)，但這種電路不能起到穩(wěn)壓的作用。所以穩(wěn)壓電源都應(yīng)滿(mǎn)足一定的技術(shù)指標(biāo)。

2.單元電路之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)

各單元電路確定以后，還要認(rèn)真仔細(xì)地考慮它們之間的級(jí)聯(lián)問(wèn)題。如電器特性的相互匹配、信號(hào)耦合方式、時(shí)序配合以及相互干擾等問(wèn)題。

對(duì)于電氣性能相互匹配的問(wèn)題有些涉及到的是模擬單元電路之間的匹配，有的涉及到的是數(shù)字單元電路之間的匹配，有的則需要兩者兼顧。從提高放大倍數(shù)和負(fù)載能力考慮，希望后一級(jí)的輸入電阻要大，前一級(jí)的輸入電子要小，但從改善頻率響應(yīng)角度考慮，則剛好相反。

信號(hào)耦合方式有直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光耦合。直接耦合方式最簡(jiǎn)單，但是在靜態(tài)情況下，存在兩個(gè)單元電路的相互影響，因此在電路分析時(shí)應(yīng)加以考慮。

時(shí)序配合的問(wèn)題比較復(fù)雜，先對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)單元電路的信號(hào)關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的分析，來(lái)確定系統(tǒng)的時(shí)序，以確保系統(tǒng)正常工作下的信號(hào)時(shí)序。最后設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)該時(shí)序的方法。

3.對(duì)于運(yùn)算放大器電路的設(shè)計(jì)

運(yùn)算放大器是具有很高放大倍數(shù)的電路單元，在實(shí)際電路中通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。運(yùn)放是一個(gè)從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)中，其基本參數(shù)應(yīng)當(dāng)選擇單、雙電源供電，電源電流。而且應(yīng)當(dāng)輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入電阻。并且轉(zhuǎn)換速率、建立時(shí)間。設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)、對(duì)待各種參數(shù)，不盲目片面追求指標(biāo)的先進(jìn)。其中值得引起重視的是：依據(jù)推薦參數(shù)在規(guī)定的消振引腳之間接入適當(dāng)?shù)碾娙菹瘢@是為了消除運(yùn)放的高頻自激，同時(shí)為了減小消振困難這一情況，應(yīng)盡量避免兩級(jí)以上放大級(jí)級(jí)連。

第5篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)執(zhí)行器；小型化；智能化；開(kāi)度；Atma128單片機(jī)

1.引言

1.1 電動(dòng)執(zhí)行器的發(fā)展

電動(dòng)執(zhí)行器，又稱(chēng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電裝、電動(dòng)頭，是一種自動(dòng)控制領(lǐng)域的常用機(jī)電一體化設(shè)備，是自動(dòng)化儀表終端三大組成部分（檢測(cè)設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備）中的執(zhí)行設(shè)備，主要作用是對(duì)一些閥門(mén)、擋板等設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)操作，控制其開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)，代替人工作業(yè)。

1.2 研究背景及意義

我國(guó)目前的電動(dòng)執(zhí)行器還以角行程、直行程和多轉(zhuǎn)式這些傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行器為主，現(xiàn)有的執(zhí)行器在使用時(shí)還會(huì)遇見(jiàn)各式各樣的問(wèn)題，需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)員去鉆研改進(jìn)，與國(guó)際水平相比還存在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，功能弱、智能化程度低等缺點(diǎn)。目前上海沃電、溫州瑞基、溫州澳托克、英國(guó)rotork等產(chǎn)品在市場(chǎng)上均有很強(qiáng)的影響力，但市場(chǎng)上銷(xiāo)售的基本型電動(dòng)執(zhí)行器功能單一，而功能強(qiáng)大的執(zhí)行器價(jià)格又很高，基于以上原因，本文討論設(shè)計(jì)一臺(tái)性?xún)r(jià)比高的智能電動(dòng)執(zhí)行器。

1.3 系統(tǒng)功能描述

本設(shè)計(jì)力求執(zhí)行器在功能上齊全，在性能上穩(wěn)定，在價(jià)格上便宜。

執(zhí)行器具體功能：

（1）本地操作：本地點(diǎn)動(dòng)操作；本地保持操作。

（2）遠(yuǎn)方操作：遠(yuǎn)方手動(dòng)操作；遠(yuǎn)方自動(dòng)操作。

（3）液晶界面顯示：開(kāi)度顯示；狀態(tài)顯示；報(bào)警顯示；菜單顯示。

（4）數(shù)據(jù)保存：將用戶(hù)設(shè)置后的數(shù)據(jù)存入單片機(jī)的EEPROM。

1.4 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要的電源主要有三種：

（1）+5V：用于CPU板卡供電

（2）+12V_D：用于換相繼電器

（3）+12V_A：用于4-20mA電流產(chǎn)生

要將380V交流電變?yōu)橹绷魇紫纫儔骸⒄?、穩(wěn)壓，所以電源部分就會(huì)包括變壓器、整流電路、穩(wěn)壓電路這三個(gè)部分。

整流電路：可采取最通用最可靠的橋式整流。

穩(wěn)壓電路：可使用ST公司的LM78XX系列三端穩(wěn)壓芯片。

2.2 380V電源鑒相電路設(shè)計(jì)

鑒相電路目的是想判別輸入信號(hào)的相位差，將相位差轉(zhuǎn)換成不同的信號(hào)以便后級(jí)使用。根據(jù)這一原則，首先輸入信號(hào)要為方波，而本設(shè)計(jì)使用的380V正弦信號(hào)，所以第一步要做的就是將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)為方波。由于系統(tǒng)控制器采用的是單片機(jī)，其供電為5V直流信號(hào)，需要鑒相的信號(hào)是380V高壓信號(hào)，為了避免在控制的時(shí)候收到高壓信號(hào)的干擾，在電路設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮前后級(jí)之間的隔離。在鑒別相序的時(shí)候采取軟件來(lái)進(jìn)行相序分析。本設(shè)計(jì)采用Atmega128單片機(jī)作為處理器，資源富裕完全有空間來(lái)完成鑒相功能，而且采取軟件處理可以減少硬件電路的設(shè)計(jì)調(diào)試，也可減小最后PCB的面積。

鑒相前級(jí)采樣電路由兩部分組成：正弦信號(hào)變換為方波，電源隔離。

2.3 紅外遙控發(fā)射電路設(shè)計(jì)

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括LED紅外接收器、光電放大器、解調(diào)和解碼電路。

紅外遙控系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 紅外遙控系統(tǒng)框圖

2.4 交流電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

交流電機(jī)控制電路如圖3所示。

圖3 交流電機(jī)控制電路

繼電器驅(qū)動(dòng)電路：

繼電器驅(qū)動(dòng)電路采取互鎖的形式，防止電路在換相的時(shí)候出現(xiàn)短路的狀況。繼電器線圈上要加蓄流二極管，否則線圈中的電不能及時(shí)的放干凈，在切換相序的時(shí)候也容易短路。二極管要選取開(kāi)關(guān)速度快的肖特基二極管。繼電器選型只要滿(mǎn)足耐壓和蓄流能力就可以了。

2.5 顯示電路設(shè)計(jì)

液晶顯示采用O12864SGD14CFNE型號(hào)，此種液晶體積小，但也是128X64個(gè)顯示點(diǎn)，并且功耗低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單。

2.6 4-20mA電流產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)

目前最普遍使用的電流產(chǎn)生原理是電壓/電流轉(zhuǎn)換即V/I轉(zhuǎn)換，將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有一定關(guān)系的電流信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換的電流相當(dāng)于一個(gè)輸出可調(diào)的恒流源，其輸出電流應(yīng)能夠保持穩(wěn)定而不會(huì)隨負(fù)載的變化而變化。

針對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)使用PWM占空比來(lái)控制4-20mA電流輸出，而且也減少了電路的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.7 保護(hù)電路設(shè)計(jì)

鑒于電源電路存在一些不穩(wěn)定因素，用來(lái)防止此類(lèi)不穩(wěn)定因素影響電路效果的回路稱(chēng)作保護(hù)電路。比如有過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、空載保護(hù)、短路保護(hù)等。

電機(jī)過(guò)流檢測(cè)設(shè)計(jì)采用電流互感器來(lái)檢測(cè)電流過(guò)載。在供電用電的線路中電流電壓相差懸殊。線路上的電壓都比較高如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。電流互感器的作用就是變流和電氣隔離。電流互感器原理其實(shí)就是電磁感應(yīng)原理。

本電路使用的是380V交流電，所以用電流互感器來(lái)檢測(cè)較為安全，經(jīng)過(guò)電流互感器將大電流變?yōu)樾‰娏魅缓笤谧儞Q為電壓，再送入單片機(jī)處理。

3.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體流程圖

系統(tǒng)總體流程圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)總流程圖

3.2 鑒相處理及電機(jī)控制

鑒相采集的原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，380V交流電已由外部硬件電路轉(zhuǎn)換為方波，單片機(jī)只需處理輸入兩路信號(hào)超前與滯后的關(guān)系就可以了，這里使用外部中斷來(lái)捕捉外部輸入的方波的信號(hào)。

電機(jī)控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，這里就需要換相和電源通電控制。

注意：一定要先進(jìn)行換相然后再對(duì)電機(jī)通電，否則在電機(jī)動(dòng)作的時(shí)候進(jìn)行換相會(huì)發(fā)生短路的情況。

3.3 反饋及遠(yuǎn)程信號(hào)處理

反饋信號(hào)主要是檢測(cè)電動(dòng)執(zhí)行器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，其中包括閥門(mén)開(kāi)度反饋、開(kāi)關(guān)到位、過(guò)力矩檢測(cè)、過(guò)電流和過(guò)熱反饋。

過(guò)流檢測(cè)：通過(guò)互感器將電流變換為電壓然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行處理。

過(guò)熱檢測(cè)：通過(guò)熱敏電阻檢測(cè)，反饋回開(kāi)關(guān)量。

過(guò)力矩檢測(cè)：通過(guò)外部限位開(kāi)關(guān)讀取閥門(mén)過(guò)力矩信號(hào)，返回開(kāi)關(guān)量。

開(kāi)度采集：開(kāi)度通過(guò)于轉(zhuǎn)動(dòng)閥門(mén)連接的電位器反饋信號(hào)，由A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)進(jìn)行處理。

3.4 按鍵及紅外遙控器信號(hào)處理

按鍵主要是用于執(zhí)行器本地操作和遠(yuǎn)程切換操作，安裝在執(zhí)行器的外殼上，主要實(shí)現(xiàn)本地點(diǎn)動(dòng)和本地保持動(dòng)作。

此處要注意的是按鍵消抖采用定時(shí)器延時(shí)來(lái)做，不要使用等待延時(shí)，可以提高單片機(jī)的運(yùn)行速度。

紅外遙控器接收管連接到單片機(jī)的外部中斷，當(dāng)有信號(hào)的時(shí)候進(jìn)入中斷處理，可以提高遙控器的執(zhí)行效率，處理的方法是將發(fā)送部分信號(hào)進(jìn)行解碼，軟件處理是將發(fā)送的碼字破譯成二進(jìn)制的0和1，由0和1組合成不同的字節(jié)即可破解遙控器按鍵。

3.5 液晶顯示驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)

液晶顯示部分顯示的內(nèi)容主要有三種，第一種是開(kāi)度顯示，第二種是電動(dòng)執(zhí)行器狀態(tài)顯示，第三種的設(shè)置菜單顯示。

液晶驅(qū)動(dòng)程序的液晶顯示部分的基礎(chǔ)，我們使用的液晶是不帶字庫(kù)的液晶，所以在使用的時(shí)候需要把要顯示的字用取模軟件轉(zhuǎn)換成字模。液晶驅(qū)動(dòng)采用串行數(shù)據(jù)模式，這樣可以減少外部管腳的占用。

本設(shè)計(jì)已完成整機(jī)裝配，各個(gè)模塊運(yùn)行正常。已完成電動(dòng)執(zhí)行器各項(xiàng)功能，性能良好。各個(gè)模塊采用的電路都很簡(jiǎn)單，使用的元器件也都很普通，但完全實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行器該有的功能。由于采用的電路簡(jiǎn)單使用的元器件便宜，所以大大降低了電動(dòng)執(zhí)行器的成本。

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[3]曉喻.電子制作[J].北京：電子制作，2003.

第6篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽至今已成功舉辦了十余屆，參賽學(xué)校和學(xué)生逐年遞增。各省、市積極配合，大力宣傳，也成為每年對(duì)各高校的教學(xué)成果的一次檢閱標(biāo)志。

2培訓(xùn)學(xué)生的選擇及參賽選手的選定

首先，新生入校后，對(duì)其大力宣傳大學(xué)生電子競(jìng)賽的目的和意義，讓學(xué)生樹(shù)立信心。以自愿和培訓(xùn)指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)教師推薦方式相結(jié)合進(jìn)行廣泛、初級(jí)選拔。在指導(dǎo)老師的培訓(xùn)下，對(duì)一些理論扎實(shí)，善于動(dòng)手，具有創(chuàng)新能力的學(xué)生進(jìn)行全方面進(jìn)培養(yǎng)。在參賽的五至六個(gè)月前，從眾多的培養(yǎng)學(xué)生中再次選擇寫(xiě)作水平較好的，理論和電路設(shè)計(jì)制作能力強(qiáng)的三人小組參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的培訓(xùn)。在報(bào)名參賽時(shí)，選擇一個(gè)最佳小組隊(duì)伍參賽。

3培訓(xùn)內(nèi)容

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽分本科組和大專(zhuān)組?？v觀歷屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目類(lèi)型：有電源類(lèi)、信號(hào)源類(lèi)、高頻無(wú)線電類(lèi)、放大器類(lèi)、儀器儀表類(lèi)、數(shù)據(jù)采集與處理類(lèi)和控制類(lèi)七大類(lèi)。其知識(shí)范圍廣，涉及電子技術(shù)、傳感器應(yīng)用、電機(jī)控制、電子測(cè)量、單片機(jī)應(yīng)用、電子CAD技術(shù)等內(nèi)容。培訓(xùn)具體內(nèi)容包含以下一些內(nèi)容：A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，專(zhuān)用集成放大器，信號(hào)變換電路，開(kāi)關(guān)電源知識(shí)；各種集成傳感器，霍爾元件等及傳感器調(diào)理電路知識(shí)；混頻器、模擬乘法器，鎖相環(huán)，鎖相頻率合成器，DDS技術(shù)知識(shí)；各種交、直流電動(dòng)機(jī)的控制，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)知識(shí)；各種計(jì)量電路、測(cè)量電路等測(cè)量知識(shí)；單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，仿真軟件的使用知識(shí)；電子CAD、電子電路輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電路圖繪制，PCB板圖設(shè)計(jì)，EDA技術(shù)應(yīng)用知識(shí)等。電子系統(tǒng)的基本方法、制作步驟，硬件、軟件設(shè)計(jì)，制板裝配，調(diào)試與測(cè)試等知識(shí)；電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告寫(xiě)作的方法與要求等。

4培訓(xùn)方式與方法

高等職業(yè)院校的學(xué)制為三年，時(shí)間緊湊，為了能使培訓(xùn)工作順利進(jìn)行，通常采用課外分散培訓(xùn)和短期集中培訓(xùn)相結(jié)合方式進(jìn)行。

4.1課外分散培訓(xùn)

常設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，配有齊全的電子測(cè)量?jī)x器和設(shè)備，常年對(duì)培訓(xùn)學(xué)生開(kāi)放。按學(xué)生的層次不同，分別制訂培訓(xùn)計(jì)劃，周一下達(dá)培訓(xùn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，周末檢查。指導(dǎo)老師每周按時(shí)對(duì)學(xué)生指導(dǎo)，采用老帶新的方法。新生的培訓(xùn)從基本技能開(kāi)始，進(jìn)行一些常用電路安裝、調(diào)試培訓(xùn)，由淺入深。老生的培訓(xùn)則采用個(gè)人和小組相結(jié)合的方法進(jìn)行，培訓(xùn)、設(shè)計(jì)制作的內(nèi)容相對(duì)復(fù)雜、難度較大。定期下達(dá)一個(gè)與全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽試題難度相近的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作任務(wù)，指導(dǎo)老師定時(shí)進(jìn)行檢查指導(dǎo)。

4.2暑期集中培訓(xùn)

對(duì)參加每年一屆的省級(jí)競(jìng)賽的同學(xué)，其培訓(xùn)時(shí)間一般為期2-3個(gè)月，其中用一個(gè)月時(shí)間對(duì)常用電路設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行培訓(xùn)。每周進(jìn)行2次校內(nèi)模擬競(jìng)賽，電路設(shè)計(jì)難度和制作時(shí)間與省級(jí)歷屆的題目相近。對(duì)參加每?jī)赡昱e行一屆的全國(guó)小組競(jìng)賽的學(xué)生，其培訓(xùn)時(shí)間一般為3-5個(gè)月，充分利用暑期進(jìn)行培訓(xùn)。要求每小組分工合作進(jìn)行資料查閱，電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)，電路安裝、調(diào)試，設(shè)計(jì)報(bào)告等工作。培訓(xùn)后2個(gè)月，每2周進(jìn)行一次模擬競(jìng)賽，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)制作，充分提高各小組成員的協(xié)作能力。

4.3加強(qiáng)培訓(xùn)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)

學(xué)校建立大學(xué)生競(jìng)賽培訓(xùn)指導(dǎo)教師的培育與團(tuán)隊(duì)建設(shè)中心。在競(jìng)賽組織方面，通過(guò)開(kāi)展各種形式和規(guī)模的研討，集體討論競(jìng)賽大綱、編寫(xiě)培訓(xùn)教材、完善培訓(xùn)方式。通過(guò)培訓(xùn)指導(dǎo)教師的共同參與，確定培訓(xùn)目標(biāo)、內(nèi)容及定位。支持培訓(xùn)指導(dǎo)教師開(kāi)展各項(xiàng)科研工作，以教學(xué)為基礎(chǔ)，以科研促進(jìn)教學(xué)，全面提升競(jìng)賽水平。

4.4競(jìng)賽技巧培訓(xùn)

設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的撰寫(xiě)能力培訓(xùn)。競(jìng)賽最后提交的成果形式除設(shè)計(jì)作品之外還有設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告部分。其撰寫(xiě)質(zhì)量直接關(guān)系著競(jìng)賽的成績(jī)，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范性訓(xùn)練是很有必要的，包括結(jié)構(gòu)安排、格式、文法與表達(dá)等。資料查閱能力培訓(xùn)。電子設(shè)計(jì)大賽涉及面廣，哪些信息對(duì)競(jìng)賽更有效與有用，以及如何選擇信息。進(jìn)行資料查閱能力的培訓(xùn)，讓學(xué)生明確自己需要的和必須掌握的信息，將對(duì)培訓(xùn)工作起到事半功倍的效果。團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培訓(xùn)。要求隊(duì)員充分發(fā)揮聰明才智、群策群力、默契配合，要求隊(duì)員平時(shí)在學(xué)習(xí)上和生活上都能相互幫助、團(tuán)結(jié)協(xié)作，便于競(jìng)賽時(shí)能有條不紊。

5結(jié)語(yǔ)

第7篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：波紋；開(kāi)關(guān)電源；晶體管

引言

在用電控制的儀器設(shè)備中，都需要穩(wěn)壓電源，由于價(jià)格、功率等的要求，因此設(shè)計(jì)人員更傾向于使用開(kāi)關(guān)電源，而很少使用線性電源。開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)在于轉(zhuǎn)換效率高，最高可以達(dá)到將近97%，另外開(kāi)關(guān)電源重量輕、體積小。開(kāi)關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是輸出的紋波和噪聲電壓較大，而這一性能影響到儀器設(shè)備的運(yùn)行，特別是對(duì)于需要處理小信號(hào)的儀器中，電源產(chǎn)生的噪聲可能會(huì)干擾輸入的信號(hào)，使得儀器無(wú)法正確運(yùn)行。如何處理好電源的噪聲，有很多方法[1][2]，本文通過(guò)一個(gè)典型電源電路分析開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生紋波和噪聲的原因及減小紋波和噪聲的措施，并詳細(xì)探討了電源各部分電路的原理功能和實(shí)現(xiàn)的方法。

1干擾產(chǎn)生分析

電信號(hào)干擾分為：噪聲（nois）和紋波（ripple）兩種，其表現(xiàn)形式為圖1形式。噪聲的定義是指在直流電壓或電流中，疊加了振幅和頻率上完全無(wú)規(guī)律的交流分量。該分量會(huì)干擾電路的分析、邏輯關(guān)系，影響其設(shè)備正常工作。紋波是指疊加在直流電壓或電流上的交流信號(hào)，會(huì)降低電源的效率，嚴(yán)重的波紋更有可能會(huì)損壞用電設(shè)備，另外波紋還會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響設(shè)備工作狀態(tài)。通常的開(kāi)關(guān)電源輸出的直流電壓中疊加了由噪聲和波紋引起的交流信號(hào)。波紋主要是由于開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)動(dòng)作造成的，而波動(dòng)的頻率跟開(kāi)關(guān)的頻率是一致的，大小取決于輸入、輸出電容的參數(shù)。作為開(kāi)關(guān)的元件都有寄生的電感與電容，當(dāng)元件在電流流動(dòng)變化工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓與電流的浪涌，這些浪涌信號(hào)都會(huì)在電源產(chǎn)生干擾信號(hào)。浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流，這種瞬時(shí)過(guò)電流稱(chēng)為浪涌電流，是一種瞬變干擾。噪聲電壓主要跟電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電路中的寄生參數(shù)、工作的電磁環(huán)境以及印制電路板的布線有關(guān)。當(dāng)信號(hào)較小的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生干擾的信號(hào)。圖2（a）是實(shí)驗(yàn)信號(hào)波形，（b）是小信號(hào)上疊加了干擾的波形。干擾可以表現(xiàn)為尖峰、階躍、正弦波或隨機(jī)噪聲，干擾的產(chǎn)生來(lái)自多方面，電路設(shè)計(jì)不合理、器件使用不當(dāng)、工作環(huán)境干擾、電源噪聲等，其中電源產(chǎn)生的噪聲是常見(jiàn)主要的原因，而這些干擾信號(hào)會(huì)造成后續(xù)電路一系列的處理誤差，所以在要求較高的場(chǎng)合，這樣的噪聲是必須要解決的。

2解決措施

開(kāi)關(guān)電源電路一般由整流平滑電路、集成開(kāi)關(guān)電路、浪涌電壓吸收電路、電壓檢測(cè)電路、次級(jí)側(cè)整流平滑電路等構(gòu)成。其工作原理：開(kāi)關(guān)電路供應(yīng)穩(wěn)定電壓和平滑的電流，是本電路的主要部分，開(kāi)關(guān)晶體管的集電極電流決定電源的輸出電流。紋波的解決措施[3][4]主要有：調(diào)整電感和電容參數(shù)、增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)。

2.1調(diào)整電感和電容參數(shù)

電流波動(dòng)與電感參數(shù)、以及輸出電容大小有關(guān)，通常電感值越小，波動(dòng)越大，輸出電容值越小，波紋越大。因此可以通過(guò)增大電感值和輸出電容值來(lái)降低波紋。在這里以BUCK型開(kāi)關(guān)電源為例，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，提供的電壓不變，但是電流會(huì)變化，為了穩(wěn)定電源的輸出電流，在如圖4（a）的指示位置并聯(lián)一個(gè)電容C+。通過(guò)增加電感值的方法來(lái)減小波紋的做法是受限的。因?yàn)殡姼性酱螅w積就越大。電感的取值可以這樣計(jì)算：假定輸入電壓為Vin，輸出電壓為Vo，工作頻率為f，輸出電流為I，電感中電流的波動(dòng)值為駐I的話，有：在電路調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著C+不斷增加，減小波紋的效果會(huì)越來(lái)越差，同時(shí)增加f，會(huì)增加開(kāi)關(guān)損失。因此可以通過(guò)再加一級(jí)LC濾波器的方法來(lái)改善，如圖4（b）所示。LC濾波器抑制波紋的效果較好，只要根據(jù)需要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容即可。

2.2增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)

在二極管高速導(dǎo)通截止時(shí)，要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間，等效電感和等效電容成為一個(gè)RC振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻與電容取值要經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)才能確定，一般選擇電阻為10Ω-100Ω，電容取4.7pF-2.2nF。如果選用不當(dāng)，反而會(huì)造成更嚴(yán)重的振蕩。

3電路設(shè)計(jì)及實(shí)測(cè)

根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)出了一種開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源如圖5所示，采用可控硅觸發(fā)方式。通過(guò)整流放大后的波紋去觸發(fā)可控硅的導(dǎo)通，當(dāng)整流電壓值為零時(shí)，可控硅自動(dòng)關(guān)斷。只要用輸出電壓的變化來(lái)控制觸發(fā)信號(hào)的前沿，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電路主要由可控硅、4個(gè)晶體管和1個(gè)變壓器等組成，如圖5所示。我們?cè)趍ultisim環(huán)境下對(duì)該電路進(jìn)行仿真，效果非常好。再用實(shí)際電路搭試，并加上30歐姆純電阻阻抗后，選取了7個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試波形見(jiàn)圖6所示。圖中變壓器T、二極管D1～D4和電容器C1-4組成整流濾波電路，測(cè)試點(diǎn)1電壓紋波波形見(jiàn)圖6中1的圖像，顯然是在全波整流后的紋波出現(xiàn)；電阻R2、R3和隔直電容C5組成取樣電路，測(cè)試點(diǎn)2電壓紋波波形見(jiàn)圖6中2的圖像；控制可控硅的紋波信號(hào)測(cè)試點(diǎn)3、4電壓紋波波形見(jiàn)圖6中的3、4的圖像；隔直后的測(cè)試點(diǎn)5電壓紋波波形見(jiàn)圖6中的5的圖像；線圈T2控制信號(hào)的初級(jí)波形見(jiàn)圖6中7的圖像；線圈T2次級(jí)控制可控硅信號(hào)見(jiàn)圖6中6的圖像。當(dāng)電壓沒(méi)有紋波時(shí)，線圈T2不發(fā)揮作用，但當(dāng)電壓有波動(dòng)時(shí)（紋波），則自動(dòng)控制可控硅工作，抑制電壓的波動(dòng)。在電路中的電感對(duì)抑制電壓的波動(dòng)也起到了良好的作用，其電感值可以根據(jù)電壓的大小和對(duì)紋波的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。該電路在最后的輸出功率可以達(dá)到110W，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化10-104歐姆時(shí)，電壓變化的范圍大約是1毫伏。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)開(kāi)關(guān)電源噪聲與紋波的產(chǎn)生原因和抑制方法進(jìn)行了分析和討論，并設(shè)計(jì)出了一種晶體管開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路，觀察仿真實(shí)驗(yàn)，可以得出該設(shè)計(jì)能夠抑制一定的電源噪聲與波紋。在實(shí)際中，需要依據(jù)產(chǎn)品的參數(shù)，如體積、成本等問(wèn)題綜合考慮，選擇合適的設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)：

第8篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞aber;反激式開(kāi)關(guān)電源;仿真

中圖分類(lèi)號(hào)TM359.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2010)042-0020-01

開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能電源,它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向。目前,隨著各種新科技不斷涌現(xiàn),新工藝被普遍采用,新產(chǎn)品層出不窮,開(kāi)關(guān)電源正向小體積、高功率密度、高效率的方向發(fā)展,開(kāi)關(guān)電源的保護(hù)電路日趨完善,開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)及取得突破性進(jìn)展,專(zhuān)用計(jì)算機(jī)軟件的問(wèn)世為開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了便利條件。

Saber是美國(guó)Analogy公司開(kāi)發(fā),現(xiàn)由Synopsys公司經(jīng)營(yíng)的系統(tǒng)仿真軟件,被譽(yù)為全球最先進(jìn)的系統(tǒng)仿真軟件,也是唯一的多技術(shù),多領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真產(chǎn)品,現(xiàn)已成為混合信號(hào)、混合設(shè)計(jì)技術(shù)和驗(yàn)證工具的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),可用于電子、機(jī)電一體化、機(jī)械、光電、光學(xué)、控制等不同類(lèi)型系統(tǒng)構(gòu)成的混合系統(tǒng)仿真,與其他由電路仿真軟件相比,其具有更豐富的元件庫(kù)和更精致的仿真描述能力,仿真真實(shí)性更好。

1反激式開(kāi)關(guān)電源基本原理

反激式開(kāi)關(guān)電源其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

其電磁能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換關(guān)系如下

如圖2(a)當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通,原邊繞組的電流Ip將線形增加,磁芯內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度將增大到工作峰值,這時(shí)可以把變壓器看成一個(gè)電感,逐步儲(chǔ)能的過(guò)程。

如圖2(b)當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷,初級(jí)電流降到零。副邊整流二極管導(dǎo)通,感生電流將出現(xiàn)在復(fù)邊。從而完成能量的傳遞。按功率恒定原則,副邊繞組安匝值與原邊安匝值相等。

2基于UC3842的反激式開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)

由Buck-Boost推演并加隔離變壓器后而得反激變換器原理線路。多數(shù)設(shè)計(jì)中采用了穩(wěn)定性很好的雙環(huán)路反饋(輸出直流電壓隔離取樣反饋外回路和初級(jí)線圈充磁峰值電流取樣反饋內(nèi)回路)控制系統(tǒng),就可以通過(guò)開(kāi)關(guān)電源的PWM(脈沖寬度調(diào)制器)迅速調(diào)整脈沖占空比,從而在每一個(gè)周期內(nèi)對(duì)前一個(gè)周期的輸出電壓和初級(jí)線圈充磁峰值電流進(jìn)行有效調(diào)節(jié),達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。這種反饋控制電路的最大特點(diǎn)是:在輸入電壓和負(fù)載電流變化較大時(shí),具有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,自動(dòng)限制負(fù)載電流,補(bǔ)償電路簡(jiǎn)單。以UC3842為控制芯片設(shè)計(jì)一款50W反激式開(kāi)關(guān)電源,其原理圖如圖3所示。

2.1高頻變壓器設(shè)計(jì)

1)原邊匝數(shù)

因?yàn)樽饔秒妷菏且粋€(gè)方波,一個(gè)導(dǎo)通周期的伏秒值與原邊匝數(shù)關(guān)系如式(1)

Np=(1)

式中 Np――原邊匝數(shù);

Vp――原邊所加直流電壓(V);

ton ――導(dǎo)通時(shí)間(us);

Bac――交變工作磁密(mT);

Ae――磁心有效面積(mm2)。

2)副邊繞組

由原邊繞組每匝伏數(shù)=母線電壓/原邊匝數(shù)可得

副邊繞組匝數(shù)=(輸出電壓+整流二極管壓降+繞組壓降)/原邊繞組每匝伏數(shù)

3)氣隙

實(shí)用方法:插入一個(gè)常用氣隙,例如0.5mm,使電源工作起來(lái)在原邊串入電流探頭。注意電流波形的斜率,并調(diào)整氣隙達(dá)到所要求的斜率。

也可用式(2)計(jì)算氣隙。

lg=(2)

式中l(wèi)g ――氣隙長(zhǎng)度(mm);

u0 ――4n×107;

Np――原邊匝數(shù);

Lp――原邊電感;

Ae ――磁心面積(mm2)。

2.2反饋環(huán)節(jié)

圖3中反饋環(huán)節(jié)由光耦PC817和TL431組成,適用于電流控制模式。輸出電壓精度1%。電壓反饋信號(hào)經(jīng)分壓網(wǎng)絡(luò)引入TL431的Ref段,裝換為電流反饋信號(hào),經(jīng)過(guò)光耦隔離后輸入U(xiǎn)C3842的控制段。

TL431是由美國(guó)德州儀器生產(chǎn)的2.5V-36V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。內(nèi)有參考電壓2.5V,它與參考端一起控制內(nèi)部的比較放大器。在輸出陰極和參考端可加反饋網(wǎng)絡(luò),影響整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的動(dòng)態(tài)品質(zhì)特性。

2.3控制芯片電路

UC3842由4腳外接RC生成穩(wěn)定的振蕩波形,振蕩頻率=1.8/R12×C15。6腳輸出驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)MOSFET在導(dǎo)通和截至之間工作。8腳提供一個(gè)穩(wěn)定的5V基準(zhǔn)源。

3Saber電路仿真

利用 Saber 軟件進(jìn)行仿真分析主要有兩種途徑,一種是基于原理圖進(jìn)行仿真分析,另一種是基于網(wǎng)表進(jìn)行仿真分析?；谠韴D進(jìn)行仿真分析的基本過(guò)程如下:

1)在Saber Sketch中完成原理圖錄入工作;

2)然后使用net list命令為原理圖產(chǎn)生相應(yīng)的網(wǎng)表;

3)在使用simulate命令將原理圖所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)表文件加載到仿真器中,同時(shí)在Sketch中啟動(dòng)Saber Guide界面;

4)在Saber Guide界面下設(shè)置所需要的仿真分析環(huán)境,并啟動(dòng)仿真;

5)仿真結(jié)束以后利用Cosmos Scope工具對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析處理。

在這種方法中,需要使用Saber Sketch和Cosmos Scope兩個(gè)工具,但從原理圖開(kāi)始,比較直觀。所以,多數(shù)Saber的使用者都采用這種方法進(jìn)行仿真分析。但它有一個(gè)不好的地方就是仿真分析設(shè)置和結(jié)果觀察在兩個(gè)工具中進(jìn)行,在需要反復(fù)修改測(cè)試的情況下,需要在兩個(gè)窗口間來(lái)回切換,比較麻煩。

4系統(tǒng)仿真及實(shí)測(cè)

在Saber Sketch中完成原理圖。并進(jìn)行DC/AC分析。

如圖4(a)為開(kāi)關(guān)電源在220V交流輸入時(shí)的MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓波形仿真結(jié)果(b)為實(shí)測(cè)樣機(jī)MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓波形。作為專(zhuān)業(yè)級(jí)開(kāi)關(guān)電源仿真軟件,Saber在控制環(huán)路設(shè)計(jì)上,能夠真實(shí)且直觀的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

如圖5(a)為開(kāi)關(guān)電源電流采樣電阻上的電壓波形的仿真結(jié)果(b)為實(shí)測(cè)波形。涉及開(kāi)關(guān)電源部分器件選型的重要參數(shù)也同樣可以通過(guò)仿真波形得到,例如開(kāi)關(guān)器件MOSFET額定工作時(shí)通態(tài)最大電流等參數(shù),同樣可以從仿真波形中得出。

5結(jié)束語(yǔ)

在電路設(shè)計(jì)初期,借用Saber的電路級(jí)仿真可以很直觀的對(duì)開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的評(píng)估,并在控制環(huán)路的設(shè)計(jì)上會(huì)有很大的幫助。在完成樣機(jī)的初步測(cè)試后,同樣可以借助仿真對(duì)電路功能進(jìn)行校驗(yàn)。該電路廣泛應(yīng)用于小功率場(chǎng)合,具有體積小,成本低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

(a)仿真(b)實(shí)測(cè)

圖4MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓波形

(a)仿真 (b)實(shí)測(cè)

圖5電流采樣電阻電壓波形

測(cè)試結(jié)果(圖5b)為220V,50Hz交流輸入時(shí),實(shí)驗(yàn)樣機(jī)測(cè)試波形。

參考文獻(xiàn)

[1]沙占友.單片開(kāi)關(guān)電源最新應(yīng)用技術(shù),2006.

[2]王建秋,劉文生.Saber仿真在移向全橋軟開(kāi)關(guān)電源研發(fā)中的應(yīng)用,2009.

[3]張占松,蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì),2000.

[4]Saber.仿真中文教程.

[5]張煜.基于Saber的Boost APFC仿真分析及DSP實(shí)現(xiàn).2009.

第9篇：常用電源電路設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞： 秒表；Atmega16；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

中圖分類(lèi)號(hào)：S241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2011）1210059－01

0 前言

秒表是一種常用的測(cè)時(shí)儀器，常規(guī)的秒表的制作方法有兩種，一種是采用電子電路搭建而成，這種電路的搭建需要制作者具有一定的模擬和數(shù)字電子電路基礎(chǔ)，另外這種秒表的定時(shí)時(shí)間范圍較為固定。還有一種方法就是使用智能芯片，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，從而實(shí)現(xiàn)秒表的制作。這種方法制作的秒表，可以通過(guò)軟件更改程序參數(shù)靈活的調(diào)節(jié)定時(shí)范圍及定時(shí)精度，使用較為靈活，且簡(jiǎn)單易懂。本文采用AVR單片機(jī)作為主控芯片，配以相應(yīng)的電路，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易秒表的設(shè)計(jì)與制作。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件構(gòu)成主要有單片機(jī)的主控模塊、顯示模塊以及主令模塊。主控模塊以ATmega16單片機(jī)為控制核心，配以最小工作系統(tǒng)必要的電路，如復(fù)位電路、晶振電路、電源電路等；顯示模塊采用5個(gè)LED數(shù)碼管，主要用于定時(shí)顯示，顯示內(nèi)容為“秒值-百分之N秒”；主令模塊主要由按鍵組成，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)交互功能。

其系統(tǒng)組成如圖所示。

簡(jiǎn)易秒表系統(tǒng)框圖

1.1 ATmega16單片機(jī)。ATmega16單片機(jī)的美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的AVR系列單片機(jī)的高檔產(chǎn)品之一，是一款基于AVR RISC的低功耗COMS的8位高性能單片機(jī)。通常在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令，ATmega16可以取得接近1MIPS/MHz的性能，在功耗和執(zhí)行速度之間取得平衡[1]。同時(shí)，該型號(hào)單片機(jī)采用Flash技術(shù)，具有在線編程功能，調(diào)試系統(tǒng)非常方便，程序的存儲(chǔ)空間達(dá)16k字節(jié)，I/O口均可進(jìn)行位尋址。該單片機(jī)有TQFP封裝和PDIP封裝兩種封裝形式。其中PDIP雙列直插封裝由于焊裝簡(jiǎn)單而被初學(xué)者廣泛使用。ATmega16單片機(jī)具有PA、PB、PC和PD共4個(gè)8位的并行I/O口，每個(gè)接口除了都可以作為普通的輸入輸出接口使用。

1.2 晶振電路。單片機(jī)要工作必須配有晶振電路以產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。ATmega16單片機(jī)的時(shí)鐘晶振最高可達(dá)到16MHz，可產(chǎn)生精確到μs級(jí)的時(shí)隙，方便定時(shí)操作。晶振電路是在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳之間，接入石英晶體和微調(diào)電容，配合單片機(jī)內(nèi)部的放大電路，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)對(duì)象就是這個(gè)頻率恒定的脈沖。

1.3 電源與復(fù)位電路。ATmega16單片機(jī)的工作電壓是4.5～5.5V的直流電源，復(fù)位電路是在復(fù)位引腳接入復(fù)位按鈕，按下該按鈕，將復(fù)位引腳加到低電平上，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。

1.4 數(shù)碼管電路。數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱(chēng)為8段數(shù)碼顯示器。數(shù)碼管中的8個(gè)發(fā)光二極管有共陰極和共陽(yáng)極兩種連接方法。共陽(yáng)極接法是把8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成一個(gè)公共的陽(yáng)極。共陰極接法是把8個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成一個(gè)公共的陰極[2]。為了在數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號(hào)，必須給LED提供合適的字形代碼，使發(fā)光二極管按給定的組合發(fā)光。實(shí)際應(yīng)用的數(shù)碼管顯示器都具有較多的個(gè)數(shù)，常用的控制方法有兩種，一種是采用單片機(jī)的并行接口動(dòng)態(tài)掃描顯示，還有一種是采用專(zhuān)用的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行串行口控制。對(duì)比來(lái)說(shuō)，并行接口控制動(dòng)態(tài)掃描顯示方法較為簡(jiǎn)單，尤其適用于單片機(jī)外部設(shè)備不多的場(chǎng)合下，初學(xué)者使用更為容易掌握。本方案中就采用簡(jiǎn)單易懂的并行接口控制。將5個(gè)數(shù)碼管的字形控制端接在一起連接到單片機(jī)的PA接口上，各字位控制端單獨(dú)引出接在單片機(jī)的PB口上。

1.5 按鍵的處理。按鍵電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，與單片機(jī)的PD接口的PD2和PD3引腳上。不按下按鍵時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)引腳上接的是高電平，按下按鍵時(shí)，單片機(jī)引腳接入低電平。通過(guò)判斷引腳狀態(tài)既可以檢測(cè)按鍵的工作狀態(tài)，從而選擇執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能。

2 軟件設(shè)計(jì)

定時(shí)控制在單片機(jī)中常用方法主要有兩種，一是采用循環(huán)執(zhí)行語(yǔ)句進(jìn)行延時(shí)，但這種延時(shí)是不精確的，誤差較大。另一種就是使用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行精確定時(shí)。在ATmega16單片機(jī)中有3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，分別是T/C0、T/C1和T/C2。其中T/C0和T/C2是兩個(gè)8位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，T/C1是16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。位數(shù)不同就決定了它們的計(jì)數(shù)范圍不同，對(duì)于8位的T/C，計(jì)數(shù)范圍是0～255，而16位的T/C計(jì)數(shù)范圍是0～65535?？梢愿鶕?jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合，選擇合適的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。本方案中使用8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T/C0，采用溢出中斷方式進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)0.01秒和秒的定時(shí)。程序流程如圖所示：

參考文獻(xiàn)：