通過輸入9V的交流電源接至橋式整流濾波電路后。經串聯型穩壓電路輸出電壓范圍為：5V—7V連續可調。輸出最大電流是1A。串聯型穩壓電路的輸出電壓給雙穩壓觸發電路供電，通過按鈕控制，觀察LED燈亮滅是否正常。

二、系統分析和設計

1. 系統工作原理分析

通過橋式整流電路的整流以及電容濾波將交流電變為較為平緩的直流電，然后在用串聯型穩壓電路保證輸出電壓的穩定。最后用雙穩態觸發控制器控制LED的亮滅。

三、硬件電路設計

圖一

該電路的整體電路圖如圖一所示，交流電源接入后通過D1-D4形成的橋式整流電路變成脈動的直流電，然后通過C1-C4四個電容的濾波電路將脈動直流電變為較為平緩的直流電，再通過三極管串聯型穩壓電路將輸出電壓控制在設計所需要的5V-7V之間，接下來通過C5-C8 消除輸出端的紋波，確保輸出電壓更加穩定，最后通過雙穩態觸發控制電路控制LED燈的亮滅。

圖二

將交流電源接入該電路后首先通過D1-D4形成的橋式整流電路，將交流電源變成脈動的直流電。然后進入C1-C4電容濾波電路，利用電容的充放電工作原理將脈動的直流電變成較為平緩的直流電。該電路的電容濾波采用了四個電容并聯的形式，其原因是使大電容濾去較大紋波，而小電容的作用是濾去電源中的高次諧波成份。通過電容濾波后的電壓大致為。

圖三

由于該設計題目要求輸出電流最大值為1A而調整管最大的承受電壓就是它兩端最大的電壓差，也就是當輸出電壓為最小值時的兩端電壓（因為濾波后的電壓值是穩定不變的），調整管最大所要承受的功率就是 而該設計用到的8050或者9014所允許承受最大的功率就是0.625W。于是便要采用三極管并聯模式增大調整管所承受的最大功率。根據計算，所以至少需要10個三極管并聯才能滿足需求，我這里采用了12個三極管并聯。但是需要注意的是在每個并聯三極管的發射極上必須串聯一個小電阻，讓發射極電阻上面因 Ie 流過產生的電壓，發揮負回授作用而有均流效果。

、。通過這兩個公式就可以算出取樣環節所需要的兩個電阻（該設計電位器的阻值是已經確定不變的）。最終算得R3=2500Ω，R1=875Ω。

最后在串聯型穩壓電路的后面并聯幾個C4-C8去耦電容，因為當電源輸出的電壓在受干擾或某些情況下有可能出現瞬間的高壓高于額定輸出電壓。為了防止這個脈沖電壓對后面的電路造成影響，所以要加去耦電容。

圖四

由于晶體三極管具有非線性，兩個三極管通電后瞬間肯定有一個先導通。假使現在為三極管Q14導通，由于三極管的飽和導通壓降很小，所以Q14的集電極（點A）便變成了低電位，LED1和限流電阻R20就接在了電源與地之間，LED1就亮。而由于Q14集電極(點A)是低電位，另一個三極管Q15的基極電壓(VC)不足以讓它的發射結導通，所以三極管Q15截止,LED2與R23以及R22串聯在輸出端兩端，但是由于電流過小，所以LED2不會亮。當按鍵S1按下去后就會使三極管Q14的基極(點B)與發射極（GND）相連接地，所以就會使得Q14截止，而這時三極管Q15就會導通，由于三極管的飽和導通壓降很小，所以Q15的集電極（點D）便變成了低電位，LED2和限流電阻R23就接在了電源與地之間，LED2就亮，由于三極管Q14截止,LED1與R20以及R21串聯在輸出端兩端，但是由于電流過小，所以LED1不會亮。。這樣就實現了按鍵控制LED燈亮滅的雙穩態電路。

五、仿真調試

首先搭建仿真圖（圖一），然后進去仿真模式。首先我們應該先測試輸入電壓是否為6V的交流電源，然后就是測濾波電容兩端電壓是否正常。接下來就是測試輸出電壓，調節電位器看看輸出電壓是否在5V-7V之間。若不是或者有一點偏差就應該測出穩壓二極管的電壓以及比較放大器的基極與發射極之間的電壓，然后重新計算取樣環節的兩個電阻阻值。最后按下按鍵S4或者按鍵S5看看是不是能夠控制對角的LED亮滅。

六、實物制作與測試

1. 檢測儀器

首先用萬用表檢測電源的電壓是否正常，由于我們實驗室沒有交流變壓器所以我們就直接采用將11V直流電源接在濾波電容的兩端。

2. 檢測步驟

（1） 通電前檢測

通電前將萬用表接在輸入電壓的兩端看看該電路是否短路。由于我的這次PCB板子的導線比較細所以我在通電前將每一條導線都檢測了一遍看看導線是否連通，是否有虛焊、漏焊等現象。

（2）通電調試

將直流電源通入濾波電容兩端后檢測輸入端的電壓是否正常，然后在調節電位器，將它調至最小或者最大，檢測輸出端的電壓是否能夠滿足要求。若滿足，則說明濾波以及串聯型穩壓電路是正常的。然后輪流按下兩個按鍵看看燈是否能夠交錯的亮滅，當兩個按鍵同時按下時兩盞燈應該同時滅。

若滿足以上所有的條件則說明該電路的實物制作將全部完成。

3. 測試結果分析

由實驗結果可得知，無論輸入電壓怎么變，輸出電壓始終在5V左右到7V左右之間變動。當輸出電壓變化時，取樣電路將輸出電壓的一部分饋送回比較放大器和基準電壓進行比較，產生的誤差電壓經放大后去控制調整管的基極電流，自動地調節調整管集—射極間的電壓，補償了輸入電壓的變化，從而維持輸出電壓基本不變。

七、總結與體會

本次實驗我總共出現了以下幾個問題：

• 調節電位器輸入電壓恒定不變；
  

解決方案：針對這個問題我首先檢測調整環節的三個電阻是否正常，首先發現了我將10K的電位器焊接成了100K的電位器。然后我將它改正了過來結果發現還是不行，于是我就開始檢測電路中是否有斷路、短路、虛焊等問題。當我排除完這些問題后發現輸出電壓仍然穩定不變。接下來我便開始檢測電路，最后發現三極管的封裝是不對的，導致它的發射極與集電極相互接錯了位置。我將它全部改了過來，電路就實現了功能。

• PCB的布局不太合理，走線打印出來過細；
  

解決方案：牢記下次繪圖時要合理分布，讓走線更加清晰、美觀；下次在繪圖時最好將規則設置走線的尺寸設置為1mm左右，這樣腐蝕出來的PCB板的走線既清晰又美觀。

• PCB板的焊盤過小，在焊接時工藝就比較差；
  

解決方案：這次我的電阻的封裝是直接采用了默認的封裝，而且這次的PCB制作只是設計了走線的粗細與線間距的規則，沒有設置焊盤大小的規則，所以在腐蝕結束后就導致有些元器件的焊接比較困難。甚至有些要用管腳折到走線上焊接。下次在設計PCB時應該設置好這些規則。

• 在PCB設計時將三極管與按鍵的封裝弄錯了；
  

解決方案：當時我在設計PCB時還特意的去看了三極管的封裝結果將實物的管腳的位置記錯了，于是導致我的三極管的封裝全部都錯了，最后要一個個拆下來重新焊接上去。按鍵也是一樣的道理，然后剪斷了按鍵的兩個管腳并且割了兩個走線才完成的。

但也是這些問題讓我學習到了很多，只有不斷發現問題解決問題才能不斷進步。這次我不單是發現了自己PCB繪制的問題而且還加深了對串聯型穩壓電路的理解，包括為什么濾波電容要在大電容后面在并聯小電容，以及對雙穩態電路也了解了不少，學會了自己分析整個電路圖，并設計電路的參數。在剛開始拿到項目時我大致知道怎么去設計，該分為那幾部分，于是我就上網查資料，建立仿真。就是這個項目我用的是Altium16所以有些功能就不太會用，說到底還是不太是熟練軟件。在接下來的時候我會熟悉所需要的軟件，然后進一步的充實自己。

原理圖

PCB圖

附錄2 實物正反面照片

正面照片

反面照片

完整的Word格式文檔51黑下載地址：

串聯型穩壓電路與雙穩態觸發器電路的設計報告.doc (3.66 MB, 下載次數: 9)