一、課題要求

設計一個AC-DC數字穩壓電源，并在Multisim或者Proteus中仿真該系統。基本要求如下：

（1）輸入220V，50Hz交流電，輸出直流電壓調節范圍2~9V；

（2）輸出直流電壓能步進調節，步進值為1V，由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增、減；

（3）輸出電流不低于500mA；

（4）穩壓系數（輸出電壓變化量與輸入電壓變化量之比）小于0.2；

（5）由一個8段數碼管顯示當前設置的電壓值。

（6）設計能支撐上述系統工作的輔助電源（即，1-5描述的是數字穩壓電源，但為了讓這個數字穩壓電源工作，一般要外接工作電源，該部分就是設計該工作電源）。

二、方案選擇

方案選擇

方案一：電阻選擇形式的數控直流穩壓電源

原理框圖

方案二：DA數模轉換的數控直流穩壓電源

原理框圖：

通過加減計數器實現加減計數，將計數器的輸出連接到DAC轉換器的數據輸入端，便可實現數模的轉換最終獲得所要的電壓輸出。

方案分析比較

以上方案都是建立在加減可逆計數器上實現數控的，有相同的降壓與整流電路部分。

方案一：利用LM317可調集成穩壓器，由電阻網絡實現所要電壓的調節，電阻是由理論公式計數而出的，輸出電壓精確，并且有一定的電流輸出。數碼顯示是我們所常見的十進制。

方案二：由LM7815提供15V電壓給DAC轉換器用作基準電壓，從計數器中提供數據進行數模轉換，此時在DAC輸出端能夠輸出精確的電壓值，但是電流輸出非常小，為了能輸出一定范圍的電流，又采用了NPN復合管對電流放大，電路簡單，成本低。

綜合上述：方案二輸出電流大，電壓精度高且穩定，電路簡單，綜合上述選擇方案二作為此設計的方案

三、設計原理及電路圖

1、降壓與整流電路及濾波穩壓電路

電源變壓器將220V的交流電降至20V的交流電，再經整流橋全波整流，再由電容對其濾波。通過三端穩壓芯片LM7815、LM7805得到穩定輸出的+15v和+5v給電路提供電源

此部分電路如圖所示。

DAC0832功能介紹、原理電路圖

DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉換芯片，集成電路內有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉換等)。

DAC0832引腳功能說明：

DI0~DI7：數據輸入線，TLL電平。

ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。

CS：片選信號輸入線，低電平有效。

WR1：為輸入寄存器的寫選通信號。

XFER：數據傳送控制信號輸入線，低電平有效。

WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線。

Iout1：電流輸出線。當輸入全為1時Iout1最大。

Iout2：電流輸出線。其值與Iout1之和為一常數。

Rfb：反饋信號輸入線,芯片內部有反饋電阻。

Vcc：電源輸入線 (+5v~+15v)

Vref：基準電壓輸入線 (-10v~+10v)

AGND：模擬地,摸擬信號和基準電源的參考地。

DGND：數字地,兩種地線在基準電源處共地比較好。

2、D/A 轉換器DAC0832

DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數/模轉換器。如圖所示，它由倒T型R-2R電阻網絡、模擬開關、運算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。運算放大器輸出的模擬量V0為：

由上式可見，輸出的模擬量 與輸入的數字量(成正比，這就實現了從數字量到模擬量的轉換。

從自制的穩壓直流電源中獲得15V的直流電壓作為DAC轉換器的基準電壓。其輸出模擬量與輸入數字量之間的關系位：

式中，V0為輸出模擬量（電壓），VREF為基準電壓，D10為輸入二進制數字信號所對應的十進制。

本設計要求是設計2~9V的電壓，所以用15V為DAC的基準電壓，對其進行數模轉換。

且DAC有八個數據輸入端。所以

數模轉換表如下

發現高4位和低4位是一樣的，所以可用一片74LS193計數器來接入DAC轉換器的8個數據輸入端。DAC轉換電路如圖所示。

3、步進及顯示電路設計

74LS193是同步四位二進制可逆計數器，它具有雙時鐘輸入，并具有異步清零和異步置數等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示：

圖中：LOAD 為置數端， UP為加計數端，DOWN 為減計數端， CO、BO為加、減進位輸出端，A、B、C、D為計數器輸入端，CLEAR 為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數據輸出端。

真值表：

H=高電平 L=低電平 X=不定（高或低電平） ↑=由“低”→“高”電平的躍變

輸出電壓值的數碼管顯示

直接用四輸入的BCD碼LED數碼管，可以不使用譯碼器，連接方式可見圖所示。只要輸出的電壓能精確在反映控制值，這種方法在正常狀態下，數碼管顯示的數值就是輸出電壓值。

總體電路設計

4、測試與分析

通過使用Mutism仿真軟件搭建電路并進行仿真。

(1)電壓測試

(2)電流測試

當連接負載后，電流輸出范圍大概在0.5~~1.3A,輸出電流穩定。

經仿真測試，全部達到設計要求。