文档介绍：数字逻辑课程设计
姓名：邓凯旋
学号：131842189
班级：计1341
简易数控直流稳压电源
一、概述
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展.
本报告所介绍的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，主要用于要求电源精度比较高的设备，或科研实验电源使用，并且此设计，没有用到单片机，只用到了数字技术中的可逆计数器，D/A 转换器等电路，具有控制精度高，制作比较容易等优点。
直流稳压电源是常用的电子设备，用以保证在电网电压波动或负载改变时，输出稳定的电压。低纹波、高精度的稳压电源在仪器仪表、工业控制及测量领域都有重要的实际应用价值。这里设计的稳压电源输出电压范围为5--15V，额定工作电流为500 mA，并具有“+”、“－”步进电压调节功能，最小步进电压为1 V．纹波不大于10mV。
二、方案论证
数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A变换器）及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制可逆二进制计数器，二进制计数器的输出到D/A变换器，经D/A转换相应的电压，经放大后去控制稳压电源的输出，来实现输出电压值步进增减。
方案：
数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。
此电路分以下几部分：
1、数字控制电路部分。主要包括电压增减步进按键的设计，电脉冲的产生（应用SR锁存器产生单脉冲，也可应用555组成的多谢震荡器，本电路设计应用的前者）和可逆计数器（应用74LS193）。其主要部分就是可逆计数器。
2、D/A变换器部分。从可逆计数器输出的步进变化到控制电压步进变化要经过一个D/A转换器来完成，D/A转换器电路是由反相加法器和电压可上下偏移的反相器构成。
3、稳压调节部分。因为要满足稳压电源最大输出电流500mA的要求，可调稳压电路要选用三端集成稳压器LM7805CT，而且该稳压器除了最大输出电流满足设计要求外，输出电阻、纹波大小、稳压系数等性能指标均满足要求。
稳压调节部分
数模转换部分
单脉冲产生
电压增减步进按键
市电
整流/滤波
Uo
图1 数控直流稳压电源工作原理图
4、输入电源的设计部分。市电接入变压器，经过变压器得到的二次侧电压为20V，在经过全桥整流和滤波电容得到要求的输入电压。
三、电路设计
数字控制电路部分
涉及到一个由与非门连接而成的SR触发器。每当两个开关有打开或者关断的时候就会产生脉冲，并把脉冲输出给74LS193D。74LS193D的输出端将会把信号传递给D/A转换电路。电路原理图如下图2所示：
数字控制部分的核心就是可逆计数器的使用。74LS193是双时钟4位二进制同步可逆计数器。 74LS193的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。在RD=0、LD＝1的条件下，作加计数时,令CPD＝1,计数脉冲从CPU输入；作减计数时，令
CPU＝1，计数脉冲从CPD输入。
图2 数字控制部分电路图
此外，74LS193还具有异步清零和异步预置数的功能。当清零信号RD＝1时，不管时钟脉冲的状态如何,计数器的输出将被直接置零；当RD＝0,LD＝0时，不管时钟脉冲的状态如何，将立即把预置数数据输入端A、B、C、D的状态置入计数器的QA、QB、QC、QD端，称为异步预置数。
D/A转换部分
电路原理图如图3所示：
该电路由一个反向加法器和电压可上下偏移的反相器构成，输入端接到可逆计数器的输出端，计数器输出的高电平UH为5V，输出的低电平UL0V。由于运算放大器的虚短作用（UP=UN），可得到输出电压Uo1的表达式：