RLC桥式整流滤波电路的频域分析及实验仿真

第24卷第5期邢台职业技术学院学报 V ol.24 No.5 2007年10月 Journal of Xingtai Polytechnic College Oct . 2007

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收稿日期：2007—02—03

作者简介：李加升（1965—），湖南安化人，益阳职业技术学院机电与电子工程系，副教授，硕士。

RLC 桥式整流滤波电路的频域分析及实验仿真

李加升1，戴瑜兴2

（1.湖南益阳职业技术学院, 湖南益阳 413049；2.湖南大学电气院, 湖南长沙 410000）

摘要:本文从频域的角度对RLC 桥式整流滤波电路进行了分析，并在EWB 里对该电路整

流和滤波后的电压波形分别进行了仿真。

关键词: RLC；桥式；滤波；频域；仿真

中图分类号: TN710 文献标识码： A 文章编号: 1008—6129（2007）05—0084—03

一、前言

以三角函数，复指数函数作为基元信号，对LTI(Linear time-invarnt )线性时不变系统建立的一种分析

方法，称为傅里叶频域分析法。[1] 时不变连续时间系统指的是在同样起始状态下，系统响应特性与激励

施加于系统的时刻无关。换句话说，若激励时延T 时间，响应也时延相同的时间T。即对任意T，满足

{x(t)→y(t)}?{x(T—t)→y(t—T)}。LTI 系统是一个同时满足线性性与时不变性的系统。[2]

二、RLC 桥式整流滤波电路的频域分析

如图1是——RLC 桥式整流滤波电路，也是一LTI 系统，下面我们从频域的角度来分析它。当给电源加——电压U S (t)=U m cos(ωt+?)时，经过整流得如图2的电压波形。[3]傅里叶级数展开式表示（最高取到四次谐波）为： u(t)=??????+?+.......)4cos(151)2cos(31214m 2t t U ωωπ

图1 RLC 桥式整流滤波电路图2 电压波形

为了简化计算，假定U S (t)=110)V (100cos 2t π，

L=5H，C=10μF，R=2K ?，则得： u(t)=[100+66.7cos(2ωt)-13.3cos(4ωt)+…….](V)

利用频域分析法，画出电路的相量模型图（如图3）

图3 相量模型图

求得总阻抗 Z=j ωL+R C

j R C j +?ωω11=j ωL+R C j R +ω1=12+++?RC j R L j RLC ωωω 由串联电路分压原理得负载两端的电压为：

?R U =112+++?+??

CR j R L j RLC j CR j R

R U ωωωω=L j RLC R U R ωω+???2(

85=222)()(L RLC R U

R ωω+???RLC

R L 2arctan ωω??∠ （1）当直流分量作用时，电感相当于短路、电容相当于开路。所以负载两端的电压为U R0=100V

（2）当二次谐波作用时，得?

U R2=L j RLC R UR

ωω242

+?? =5314210105102314410210207.6663233

0××+××××××?×××∠?j =3.54903.175?∠V

u 2R (t)=3.549cos(2t ω-157.30

)V （3）当四次谐波作用时，得 ?4R U =L

j RLC R R U ωω4162+??

3144101051023141610210207.6663233

0××+××××××?×××∠?j =0.170503.2∠V u 4R (t)=0.1705cos(4ωt+2.30

则桥式整流滤波电路负载两端的电压为： u R =U R0+U R2+U R4=[100+3.549cos(2ωt-175.30)+0.1704cos(4ωt+2.30

)]V

从以上计算可知，通过滤波，负载上的电压的二次谐波分量仅为直流分量的3.549×100%=3.5%，四次谐波分量仅为直流分量的0.1704×100%=0.17%，四次谐波以上的分量可以忽略不计，输出电压接近直流电压。而滤波电路前的电压，二次谐波分量和四次谐波分量分别为直流分量的66.7%和13.3%。所以这

种电路起到了滤波的作用。[4]

三、实验仿真

为了更进一步说明上述问题并对上面的分析进行论证，我们在EWB 里进行了仿真。如图4是测桥式整流后电压波形的仿真电路图，图5

是示波器上显示的电压波形，下面是测得的相关数据。

图

4 仿真电路图图

5 电压波形

如图

6是测滤波后负载电压波形的仿真电路图，图7是示波器上显示的电压波形，下面是测得的相

关数据。

图6 仿真电路图图7 电压波形

四、结语

通过从理论和实验仿真两个方面对RLC 桥式整流滤波电路进行分析和论证，证明了理论分析的正确性及实验仿真的可靠性，但实验仿真也存在不精确性的缺点。

参考文献：

[1]于素芹.信号与系统分析基础[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.101.

[2]郑方,徐明星.信号处理原理[M].北京：清华大学出版社，2001.79-80.

[3]王慧玲.电路基础[M].北京：高等教育出版社，2005.181-182.

[4]李加升.RC 微积分电路的时域分析[J].长沙民政学院学报，2007,(1).

Frequency Area Analysis of an Electric Circuit of RLC Bridge Type’s

Commutates Filter and Imitated Experiments

LI Jia-sheng 1，DAI Yu-xing 2

(1.Yiyang Professional Technology Institute, Yiyang ,Hunan 413049,China

2.Electric Institute of Hunan University, Changsha ,Hunan 410000,China )

Abstract:To proceed the analysis of an electric circuit of filter of the RLC bridge type’s commutate from the angle of the area of frequency, and imitate the electric circuit with the filter empress of the electric voltage a form respectively at EWB.

Key words:RLC ；Bridge type ；filter ；frequency area ；really imitated

（责任编辑冯和平）

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转自中国新闻网

电源仿真实验报告.

电子技术软件仿真报告组长：组员：电源（一）流稳压电源（Ⅰ）—串联型晶体管稳压电源 1.实验目的（1）研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。（2）掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。 2.实验原理电子设备一般都需要直流电源供电。除少数直接利用干电池和直流发电机提供直流电外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图7.18.1所示。电网供给的交流电源Ui（220V,5OHz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2；然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3；再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压Ui。但这样的直流输出电压还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。图7.18.2所示为分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路它由调整元件（晶体管V1）、比较放大器（V2，R7）、取样电路（R1，R2，RP）、基准电压（V2，R3）和过流保护电路（V3及电阻R4，R5，R6）等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统。其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经V2放大后送至调整管V1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。由于在稳压电路中，调整管与负载串联，因此流过它的电流与负载电流一样大。当输出电流过大或发生短路时，调整管会因电流过大或电压过高而损坏坏，所以需要对调整管加以保护。在图7.18.2所示的电路中，晶体管V3，R4，R5及R6组成减流型保护电路，此电路设计成在Iop=1.2Io时开始起保护作用，此时输出电路减小，输出电压降低。故障排除后应能自动恢复正常工作。在调试时，若保护作用提前，应减小R6的值；若保护作用迟后，则应增大R6的值。稳压电源的主要性能指标：（1）输出电压Uo和输出电压调节范围调节RP可以改变输出电压Uo。 (2)最大负载电流Iom (3)输出电阻Ro 输出电阻Ro定义为：当输入电压Ui(指稳压电路输入电压)保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即（4）稳压系数S（电压调整率）

单相半控桥整流电路实验报告

目录一、实验基本内容----------------------------------2 1.实验项目名称-----------------------------------2 2.实验已知条件-----------------------------------2 3.实验完成目标-----------------------------------3 二、实验条件描述-----------------------------------3 1.主要设备仪器-----------------------------------3 2.小组人员分工-----------------------------------3 三、实验过程描述-----------------------------------4 1.实现同步---------------------------------------4 2.半控桥纯阻性负载试验---------------------------4 3.半控桥阻-感性负载（串联L=200mH）实验-----------6 四、实验仿真---------------------------------------9 五、实验数据处理及讨论-----------------------------18 六、实验思考---------------------------------------22

一、实验基本内容 1.实验项目名称：单相半控桥整流电路实验 2.实验已知条件：单相半控桥整流电路如图所示，图中晶闸管VT1,二极管VD4组成一对桥臂，VT3,VD2组成另一对桥臂，变压器u2加在桥臂的中间。 (1)阻性负载电源电压u2在（0，α），VD2,VT3承受反向阳极电压处于截止状态，由于VT1未加触发脉冲而使VT1,VD4处于正向阻断状态，此时ud=0 , uVT1=u2, uVD2= -u2, uVT3=0, uVD4=0；wt=α时刻，触发VT1，VT1，VD4立即导通，VD2，VT3承受反向电压关断，此时ud= u2 , uVT1= 0, uVD2= -u2, uVT3=-u2, uVD4=0；u2在负半周（π，π+α）期间，VT3,VD2虽然承受正向阳极电压但由于门极没有触发信号而正向阻断，此时ud=0,uVT1=0,uVD4=u2,uVT3= -u2,uVD2=0; wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2，此时ud= u2，uVT1=-u2，uVD4=u2, uVT3=0, uVD2=0。 (2)感性负载负载电感足够大从而使负载电流连续且为一水平线。电源电压u2的正半周，wt=α时刻触发晶闸管VT1，则VT1，VD4立即导通，电流从电源出来经VT1,负载，VD4流回电源，此时ud=u2。当wt=π时，电源电压u2经零变负，由于电感的存在，VT1将继续导通，此时a点电位较b点电位低，二极管自然换相，从VD4换至VD2,这样电流不再经过变压器绕组，而由VT1,VD2续流，忽略器件导通压降，ud=0，整流电路不会输出负电压。电源电压u2的负半周，wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2导通，使VT1承受反向电压关断，电源通过VT3和VD2又向负载供电，ud= -u2。U2从负半周过零变正时，电流从VD2换流至VD4,电感通过VT3,VD4续流，ud又为零。以后，VT1再次触发导通，重复上诉过程。 3. 实验完成目标：（1）实现控制触发脉冲与晶闸管同步。

实验一,三相桥式全控整流电路实验

2.接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，将MCL-33 面板上的Ublf接地。打开MCL-32的钥匙开关，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。 3．三相桥式全控整流电路（1）电路带电阻负载（灯箱）的情况下：调节Uct（Ug），使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。 i α=0Oα=30O

电容滤波电路工作波形的Multisim 仿真分析

西藏大学《Multisim 》课程设计报告学院工学院专业信息工程班级 11级电子学号学生姓名指导教师课程成绩完成日期 2014年7月9日

在直流电源中，一般需在整流电路之后利用滤波电路对脉动的直流电压进行平滑。电容滤波电路是最常见、最简单的滤波电路，其原理是利用滤波电容的充放电作用使输出电压趋于平滑。利用波形图可直观描述电容滤波电路的工作过程及工作特性。用Multisim 仿真软件进行滤波电路工作过程波形仿真分析时，用虚拟仪器中的正弦交流电压源做实验中的信号源产生所需的正弦交流输入信号，用4 踪示波器观测输入电压、输出电压、二极管电流波形，可直观描述滤波电路的工作特性，特别便于观测电路参数改变时工作特性的变化情况，且解决了无法用实际电子实验仪器进行滤波电路多个工作波形同时观测问题。以下分析用Multisim10 版本并以半波整流电容滤波为例。 1 半波整流电容滤波电路波形的Multisim 仿真在Multisim 中构建的仿真电路如图1 所示[2-8]。其中，上半部分为半波整流电路、下半部分为半波整流电容滤波，设置半波整流电路的目的便于对比整流、滤波电路的波形变化；uI为输入正弦交流电压，模拟实际电路变压器变压后的副边电压，选择频率f=50 Hz、周期T=0.02 s、幅值10 V；D 为整流二极管；RL为负载电阻；C 为滤波电容；R 为阻值较小的电流检测电阻，其两端电压的波形与二极管中电流波形相同；uO为输出电压；四踪示波器XSC1 用于观测输入正弦交流电压uI、整流电路及整流滤波电路输出电压uO的波形、二极管中电流的波形。路的工作原理叙述如下。利用二极管的单向导电特性，整流电路将交流电变换成脉动直流电，即uI正半周使二极管导通，

直流稳压电源设计实验报告(模电)

直流稳压电源的设计实验报告一、实验目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法二、实验任务利用7812、7912设计一个输出±12V 、1A 的直流稳压电源；三、实验要求 1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形； 2）输入工频220V 交流电的情况下，确定变压器变比； 3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）； 4）求滤波电路的输出电压； 5）说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。四、实验原理 1.直流电源的基本组成变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。整流电路：利用二极管的单向导电性，将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。滤波电路：将脉动电压中的文波成分滤掉，使输出为比较平滑的直流电压。稳压电路：使输出的电压保持稳定。 4.2 变压模块变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 4.2 整流桥模块整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。管D 1～D 4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。由上面的电路图，可以得出输出电压平均值：2)(9.0U U AV o ≈ ，由此可以得V U 152=即可即变压器副边电压的有效值为15V 计算匝数比为 220/15=15 2.器件选择的一般原则选择整流器流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L 在此实验设计中I L 的大小大约为1A 反向电压的最大值：Urm=2U 2 选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极

相桥式全控整流电路实验报告

实验三三相桥式全控整流电路实验一．实验目的 1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2．熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。二．实验内容 1．MCL-18的调试 2．三相桥式全控整流电路 3．观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。三．实验线路及原理实验线路如图3-12所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅱ型电机控制教学实验台主控制屏。 2．MCL-18组件 3．MCL-33组件 4．MEL-03可调电阻器（900 ）

6．二踪示波器 7．万用表五．实验方法 1．按图3-12接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。注：将面板上的Ublf接地（当三相桥式全控整流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时），将I组桥式触发脉冲的六个琴键开关均拨到“接通”，琴键开关不按下为导通。（4）将给定输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，在Uct=0时，调节偏移电压Ub，使?=90o。(注：把示波器探头接到三相桥式整流输出端即U d 波形, 探头地线接到晶闸管阳极。) 2．三相桥式全控整流电路（1）电阻性负载按图接线，将Rd调至最大450? (900?并联)。三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wu，从0V调至70V(指相电压)。调节Uct，使?在30o~90o范围内变化，用示波器观察记录?=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。 30°90° αUd (V) U2 (V) 30°143 70 60°90 70 90°23 70 3．电感性负载按图线路，将电感线圈(700mH)串入负载，Rd调至最大(450?)。调节Uct，使?在30o~90o范围内变化，用示波器观察记录?=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。 30°90° αUd (V) U2 (V)

(完整版)整流滤波电路实验报告

整流滤波电路实验报告姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。二、实验仪器示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。

3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）

200Ω100Ω50Ω

25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω

50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大就越小 )(r V avg 越大输V

整流滤波稳压实验报告

整流滤波及稳压电路学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学号：14040410039 姓名：廖芳群一、实验目的 1．掌握单相桥式整流电路的应用 2．掌握电容滤波电路的特性 3．掌握稳压管稳压的应用和测试二、实验仪器电路板，示波器，函数信号发生器等。三、实验原理直流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的交流电压值，然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉冲的直流电压，再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路来减小其脉动成分，从而得到较平滑的直流电压。同时，由于该直流电压易受电网波动及负载变化的影响，必须加稳压电路，利用负反馈来维持输出直流电压的稳定。直流稳压电源的基本组成框图和工作波形如图一所示： 220V a b c 50Hz 图一 1、整流电路利用二极管的单向导电作用，将电网的交流电转变成单方向的脉冲直流电，这就是整流。常用的整流电路有半波整流、桥式整流以及倍压整流。这次实验中主要采用桥式整流的方式获得单向脉冲的直流电源。桥式整流电路（如图二）由四个二极管组成，负载电流也由两路二极管轮流导通（如V1,V2）而提供，波纹小，截止一路两个二极管（如V3，V4）分担反向电压，对整流管要求较低，是最常用的整流电路。

图二 2、滤波电路整流电路输出的是直流脉冲电压，这种脉冲电压中含有较大的交流成分，因而不能保证电子设备正常工作，尤为明显的是在音响设备中会出现较严重的交流哼声。因此需要进一步减小输出电压的这种脉动，使其更加平滑。滤波电路就是利用电容或电感在电路中的储能作用来完成此功能的。常用的滤波器有电容滤波和电感滤波，但是相同的滤波效果时，采用电容滤波比采用电感滤波更经济有效。如图三，以桥式整流为例，说明整流滤波的工作原理。图三 3、稳压电路虽然整流滤波电路可使交流电变成平滑的直流电，但由于受到电网电压的波动、负载电阻的变化以及环境温度的变化，这些均会导致输出直流电压的不稳定。因此，大多数电子设备还需要采取一定的稳压电路（措施），以保证输出电压值的稳定。稳压电路的种类通常有稳压管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路和开关型稳压电路。对稳压电路的主要要求如下： ⑴稳压系数s （i i U U U U /0/0/??=）小，稳定度高，即输出电压相对变化量要远小于输入电压变化量。 ⑵输出电阻0R 小，L I U R ??=/00,0R 小，一般为m Ω量级，表示负载电流变化时，输出电压稳定。 ⑶温度系数T S 小，T U S T ??=/0(mV/℃),T S 表示温度变化时，输出电压稳定。四、实验内容

实验四电源滤波器插入损耗仿真

电磁场与电磁兼容实验报告学号：姓名：院系：专业：教师： 5月28日

实验四电源滤波器插入损耗仿真实验一、实验目的通过对电源滤波器基本电路的仿真实验，掌握电源滤波器构成以及各器件的功能和作用，理解滤波器EMI 防护原理。二、实验原理和内容实验原理图：图1 电源滤波器电路图电源滤波器是一种多级差模和共模低通滤波器级联的应用实例，它可同时滤去差模和共模两种模式的高频噪声。图1 所示为电源滤波器的原理图。L1 和L2是差模电感扼流圈，电感量一般选取几十至几百毫亨，C1是差模滤波电容，一般选取0.047~0.22uF，L3和L4是共模扼流圈，电感量约为几毫亨，绕在同一个铁氧体环上，C2 和C3 是共模滤波电容，电容量一般选取几纳法。插入损耗计算公式：图 2 共模扼流圈

实验内容：使用EWB 或Multisim 等电路仿真软件，对电源滤波器进行仿真，通过改变器件参数、输入阻抗、输出阻抗等条件，观察插入损耗的变化，并对实验结果进行分析。三、实验步骤 1、设计电源滤波器电路根据图1 的电路图，在仿真软件中建立仿真模型电路如下图2、图3 分别为共模、差模插入阻抗测试电路。图2 共模插入阻抗测试电路图3 共模插入阻抗测试电路

2、仿真滤波器的频率响应针对共模电路和差模电路分别进行仿真，分析不同频率下的输出信号。 1）控制输入频率分别等于1kHz,10kHz, 20kHz, 100kHz,观察示波器的输出波形。 2）改变L1 L2的参数、C2 C3的参数，观察频率响应曲线的变化。 3、仿真计算滤波器共模插入损耗 4、仿真计算滤波器差模插入损耗四、实验数据和结果分析 1、共模电路仿真结果 1）函数发生器参数设置截图通过改变函数发生器的频率参数来调节频率。选用变压器代替共模扼流圈，但是选用的变压器并不是理想变压器，因此更改其中一些参数如下：

实验一-交叉耦合滤波器设计与仿真

实验一交叉耦合滤波器设计与仿真一、实验目的 1.设计一个交叉耦合滤波器 2.查看并分析该交叉耦合滤波器的S参数二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理具有带外有限传输零点的滤波器，常常采用谐振腔多耦合的形式实现。这种形式的特点是在谐振腔级联的基础上，非相邻腔之间可以相互耦合即“交叉耦合”，甚至可以采用源与负载也向多腔耦合，以及源与负载之间的耦合。交叉耦合带通滤波器的等效电路如下图所示。在等效电路模型中，e1表示激励电压源，R1、R2分别为电源内阻和负载电阻，ik （k=1,2,3,…,N）表示各谐振腔的回路电流，Mij表示第i个谐振腔与第k个谐振腔之间的互耦合系数(i,j=1,2,…,N，且i≠j)。在这里取ω0=1，即各谐振回路的电感L和电容C均取单位值。Mkk（k=1,2,3,…,N）表示各谐振腔的自耦合系数。 n 腔交叉耦合带通滤波器等效电路如下图所示:

e R 2 这个电路的回路方程可以写为 ?? ? ??? ? ??? ? ??????????????????????? ? ?? ???++=????????????????????---------N N N N N N N N N N N N n N N N N N i i i i i R s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s R e 13212,1321,11,31,21,131 ,3231321,22312 11,11312110000M Λ ΛM M ΛM M M ΛΛΛM 或者写成矩阵方程的形式：I R M sU ZI E )(0++==j 其中，??? ? ? -=+ =ωωωω11j j j s 一般来讲，频率都归一成1，即ω≈ω0=1,则 ij ij ij M j M j jM 0ωω≈≈ 其中E 为电压矩阵，I 为电流矩阵，Z 为阻抗矩阵， R M U Z ++=00j s U0是N ×N 阶单位矩阵。M 是耦合矩阵，它是一个N ×N 阶方阵，形式如下：

简单二阶低通滤波器设计与仿真

二阶低通滤波器部分 1、设计任务信号放大后，需要进行滤波，滤除干扰，温度信号是一个缓慢变化的信号，在此需要设计出一个截止频率为10Hz 左右的低通放大器。因二阶低通滤波器的频率特性比一阶低通滤波器好，故决定采用由型号为OP07的运算放大器组成的二阶低通滤波器，OP07运放特点：OP07具有非常低的输入失调电压，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施，具有低温度漂移特性。另外，需要求滤波电路的幅频特性在通带内有最大平坦度，要求品质因数Q=0.707. 2、电路元件参数计算和电路设计：根据二阶低通滤波器的基础电路进行设计，如图3.1所示。图3.1二阶低通滤波器的基础电路该电路（1）、传输函数为：)()()(i o s V s V s A =2 F F )()-(31sCR sCR A A V V ++= （2）、通带增益：F 0V A A = （3）、截止频率：RC f c π21=其中RC 1c =ω称为特征角频率（4）品质因数：O A Q -= 31， Q 是f=fc 时放大倍数与通带内放大倍数之比注：时，即当 3 03 F F <>-V V A A 滤波电路才能稳定工作。由O A Q -=31=0.707得放大倍数586.1==O VF A A 一般来说，滤波器中电容容量要小于F μ，电阻器的阻值至少要Ωk 级。由RC f c π21==10Hz,取C=0.5F μ，计算得R ≈31.8Ωk 又因为集成运放要求两个输入端的外接电阻对称，可得：R R R A VF 2//)1(11=-

求得：Ω=k R 1.1721 电路仿真与分析：（1）采用EDA 仿真软件multisim 13.0对有源二阶低通滤波器进行仿真分析、调试，从而对电路进行优化。Multisim 仿真电路图如图3.2所示图3.2二阶低通滤波器仿真电路图（2）通过仿真软件中的万用表验证电路是否符合要求：设输入电压有效值为1V 当f=1Hz 时，输出如图3.3所示。图3.3 由图可知，在通带内有增益585.1==VF O A A ,与理论值1.586相近当Hz f f c 10==时，输出如图3.4所示。

整流滤波电路实验报告(模板加实验图片)

学生姓名： XX 学号：00000000 专业班级：XXXXXXXXXXXXXX 实验时间：XXXX时XXX分第XX周星期X 座位号：XX 上面是我自己的信息，被我改成“XX”，下载者自行修改，最下面还有我做实验的图片，如果没做实验或者实验一塌糊涂可以参照，或者P成黑白or照着画，这5财富值，你看值，就下载！我很给力的！！！！！整流滤波电路实验一．实验目的 1.研究半波整流电路、全波桥式整流、滤波电路； 2.测绘电学原件的伏安特性曲线，学习图示法表示实验结果。二.实验器材 6伏交流电源，双踪示波器，电解电容470μF×1、100μF×1，整流二极管IN4007×4，电阻箱，导线若干。三.实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。四.实验步骤

1、连接好示波器，将信号输入线与6V 交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。 3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω） 6、更换10μF的电容，改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω） 7、分别记下并描绘出各波形图。五.实验数据以及波形图

2020年整流滤波实验报告

整流滤波得电路设计实验一、实验目得:１、研究半波整流电路,全波整流电路。 2、电容滤波电路,观察滤波器在半波与全波整流中得滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压得峰值 4、进一步掌握示波器显示与测量得技能。实验仪器:示波器,6ｖ交流电源,面包板,电容(47uF、1ｕＦ)电阻(2Ω,1０Ω,5Ω,25Ω),导线若干。实验原理: 1、实验思路利用二极管正向导通反向截至得特性,与ＲC电路得特性,通过二极管、电阻与电容得串并联设计出各种整流电路与滤波电路进行研究。 2、半波整流电路变压器得次级绕组与负载相接,中间串联一个整流二极管,就就是半波整流。利用二极管得单向导电性,只有半个周期内有电流流过负载,另半个周期被二极管所阻,没有电流。 2。1单相半波整流只在交流电压得半个周期内才有电流流过负载得电路称为单相半波整流电路。原理:如图4。１,利用二极管得单向导电性,在输入电压Ui为正得半个周期内,二极管正向偏置,处于导通状态,负载RL上得到半个周期得直流脉动电压与电流;而在Ui为负得半个周期内,二极管反向偏置,处于关断状态,电流基本上等于零、由于二极管得单向导电作用,将输入得交流电压变换成为负载RＬ两端得单向脉动电压,达到整流目得,其波形如图4、２、 3、全波桥式整流前述半波整流只利用了交流电半个周期得正弦信号。为了提高整流效率,使交流电得正负半周信号都被利用,则应采用全波整流,现以全波桥式整流为例,其电路与相应得波形如图6、２。1-3所示。若输入交流电仍为 (８)

则经桥式整流后得输出电压u(t)为(一个周期) (9) 其相应直流平均值为 (１) 由此可见,桥式整流后得直流电压脉动大大减少,平均电压比半波整流提高了一倍(忽略整流内阻时)。滤波电路经过整流后得电压(电流)仍然就是有“脉动"得直流电,为了减少被波动,通常要加滤波器,常用得滤波电路有电容、电感滤波等、现介绍最简单得滤波电路。电容滤波电路电容滤波器就是利用电容充电与放电来使脉动得直流电变成平稳得直流电。我们已经知道电容器得充、放电原理。图6、１—４所示为电容滤波器在带负载电阻后得工作情况、设在t时刻接通电源,整流元件得正向电阻很小,可略去不计,在t＝t1时,UC达到峰值为。此后Uｉ以正弦规律下降直到t2时刻,二极管D不再导电,电容开始放电,UC缓慢下降,一直到下一个周期。电压Ｕi上升到与UC相等时,即t３以后,二极管D又开始导通,电容充电,直到ｔ４。在这以后,二极管D又截止,ＵＣ又按上述规律下降,如此周而复始,形成了周期性得电容器充电放电过程、在这个过程中,二极管D并不就是在整个半周内都导通得,从图上可以瞧到二极管D只在t3到t4段内导通并向电容器充电。由于电容器得电压不能突变,故在这一小段时间内,它可以被瞧成就是一个反电动势(类似蓄电池)、由电容两端得电压不能突变得特点,达到输出波形趋于平滑得目得、经滤波后得输出波形如图2。１－5所示。四、实验内容及观测现象记录半波整流整流前时间格 5ms 电压格5 整流后时间格 5ms 电压格5 电阻2Ω电容1uF,35Ｖ 2全波整流

三相桥式整流电路实验报告

实验报告实验名称三相桥式全控整流电路实验课程名称电力电子技术院系部:专业班级：学生姓名：学号:同组人:实验台号:指导教师：成绩：实验日期: 华北电力大学

实验一、三相桥式全控整流电路实验一、实验目的 1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。 2.明确对触发脉冲的要求。 3.掌握电力电子电路调试的方法。 4.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。二、实验类型本实验为验证型实验，通过对整流电路的输出波形分析，验证整流电路的工作原理和输入与输出电压之间的数量关系。三、实验仪器 1．MCL－III教学实验台主控制屏。 2．MCL—33组件及MCL35组件。 3．二踪示波器 4．万用表 5．电阻（灯箱）四、实验原理实验线路图见后面。主电路为三相全控整流电路，三相桥式整流的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。五、实验内容和要求 1．按图接好主回路。 2.接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，将MCL-33 面板上的Ublf接地。打开MCL-32的钥匙开关，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（3）用万用表记录α=0O、30O、60O、90O、120O时对应的Uct（Ug）的值。在做下 3．三相桥式全控整流电路（1）电路带电阻负载（灯箱）的情况下：调节Uct（Ug），使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。

有源模拟滤波器实验报告

实验报告哈尔滨工程大学教务处制

一、实验目的 1.掌握滤波器的滤波性能特点。 2.掌握常规模拟滤波器的设计、实现、调试、测试方法。 3.掌握滤波器主要参数的调试方法。 4.了解电路软件的仿真方法。二、实验原理有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的结束n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下： 1.根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。 2.选择具体的电路形式。 3.根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。 4.解方程组求出电路中元件的具体数值。 5.安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。根据滤波器所能通过信号的频率范围或阻带信号频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器。 a)有源二阶低通滤波器（LPF）图1 压控电压源二阶低通滤波器 b)有源二阶高通滤波器（HPF）图2 压控电压源二阶高通滤波器

c)有源带通滤波器（BPF）图 3 压控电压源二阶带通滤波器 d)带阻滤波器（NF）图4 压控电压源双T 二阶有源带阻滤波器三、实验仪器 1.示波器 2.信号源 3.万用表 4.直流稳压电源四、实验内容 1.二阶低通滤波器 ①参照图4 电路安装二阶低通滤波器。元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 17k Ω，R4 =10k Ω， C1 = C2 = C =0.1μF，计算截止频率fc、通带电压放大倍数Auo 和Q 的值。 ②利用MULTISIM 电路仿真软件对上述电路进行仿真，给出幅频特性曲线的仿真结果。 ③取Ui = 2V，由低到高改变输入信号的频率（注意：保持Ui = 2V 不变），用万用表测量滤波器的输出电压和截止频率fc，根据测量值，画出幅频特性曲线，并将测量结果与理论值相比较。 2.二阶高通滤波器 ①参照图6 电路安装二阶高通滤波器。元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 1.7k Ω，R4 = 10kΩ，C1 = C2

单相半波可控整流电路实验报告.docx

.\实验一、单相半波可控整流电路实验王季诚（ 20101496）一、实验目的（1）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。（2）掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况。（3）了解续流二极管的作用。二、实验所需挂件及附件序号型号备注 1DJK01电源控制屏该控制屏包含“ 三相电源输出”，“励磁电源” 等几个模块。 2DJK02晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管” ，以及 3DJK03-1晶闸管触发电路“电感”等几个模块。该挂件包含“单结晶体管触发 4DJK06给定及实验器件电路”模块。该挂件包含“二极管” 以及“开关”等几个模块。

.\ 5D42 三相可调电阻 6 7 双踪示波器万用表自备自备三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在将 DJK03-1 挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“1-3 节中作过介绍。 G”和“ K ”接到 DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用 D42三相可调电阻，将两个900 Ω接成并联形式。二极管 VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在 DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH 三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从 DJK02 挂件上得到。

图 3-6单相半波可控整流电路四、实验内容（1）单结晶体管触发电路的调试。（2）单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。（ 3）单相半波整流电路带电阻性负载时U d /U 2 = f( α)特性的测定。（ 4）单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。五、预习要求（1）阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。（2）复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形。（ 3）掌握单相半波可控整流电路接不同负载时U d、I d的计算方法。六、实验方法（ 1）单结晶体管触发电路的调试将 DJK01 电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为200V ，用两根导线将200V 交流电压接到DJK03-1的“外接220V ”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1 电源开关，用双踪示波

浙大版电工电子学实验报告18直流稳压电源

实验报告课程名称：电工电子学实验指导老师：实验名称：直流稳压电源一、实验目的 1.掌握单相半波及桥式整流电路的工作原理。 2.观察几种常用滤波电路的效果。 3.掌握集成稳压器的工作原理和使用方法。二、主要仪器设备 1.XJ4318型双踪示波器。 2.DF2172B型交流毫伏表。 3.MS8200G型数字万用表。 4.MDZ—2型模拟电子技术实验箱。 5.单级放大、集成稳压实验板。三、实验内容 1.单相整流、滤波电路取变压器二次侧电压15V挡作为整流电路的输入电压U2，并实测U2的值。负载电阻R L=240Ω，完成表18-1所给各电路的连接和测量。(注：以下各波形图均在示波器DC挡测得) 表18-1 (R L=240Ω，U2=13.5V) 电路图测量结果计算值U L/V /V U ~ L u L波形γ6.22 7.3 1.174 14.08 2.6 0.185 专业：应用生物科学姓名：学号：__ _ 日期：地点：

16.20 0.61 0.038 15.45 0.44 0.028 11.89 5.7 0.479 16.30 1.3 0.080 16.96 0.97 0.057 16.16 0.183 0.011

2.集成稳压电路 (1)取变压器二次侧电压15V 挡作为整流电路的输入电压U 2，按图18-2连接好电路，改变负载电阻值R L ，完成表18-2的测量。(注：以下各波形图均在示波器DC 挡测得) 图18-2 整流、滤波、稳压电路表18-2 (U 2=14V) 负载测量结果 R L /Ω U L /V /V U ~ L I L /mA u L 波形 ∞ 11.98 0.004 0 240 11.97 0.008 0.050 120 11.95 0.02 0.100 (2)取负载电阻R L =120Ω不变，改变图18-2电路输入电压U 2(调变压器二次侧抽头)，完成表18-3的测量。(注：以下各波形图均在示波器DC 挡测得)

单相半波整流电路仿真实验报告

单相半波整流电路仿真实验报告一、实验目的和要求 1.掌握晶闸管触发电路的调试步骤与方法； 2.掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和阻感负载时的工作； 3.掌握单相半波可控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各个模块的参数。二、实验模型和参数设置 1. 总模型图：有效值子系统模型图：平均值子系统模型图：

2.参数设置晶闸管：Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9.电源：Up=100*, f=50Hz. 脉冲发生器：Amplitude=5, period=, Pulse Width=2 情况一：R=1Ω,L=10mH; a=0°or a=60°；情况二：L=10mH; a=0°or a=60°；三、波形记录和实验结果分析（1）R=1Ω,L=10mH; a=0°时的波形图：（2）R=1Ω,L=10mH; a=60°时的波形图：

（3）L=10mH; a=0°时的波形图：（4）L=10mH; a=60°时的波形图：

在波形图中，从上到下依次代表电源电压、脉冲发生器电压、晶闸管的电流，、晶闸管两端电压、负载电流和负载两端电压。分析对比这四张图可以知道，由于负载中有电感，因此晶闸管截止的时刻并不在电压源为负值的时刻，而是在流过晶闸管的电流为零的时刻；同时，在对比中可以发现在电感相同的情况下，电阻负载的存在会使关断时间提前。 1.计算负载电流、负载电压的平均值：以R=1Ω,L=10mH时 o α = 负载电压的平均值为如下： o α 60 = 负载电压的平均值为如下：

单相桥式整流滤波电路仿真实验任务书

实验一单相桥式整流滤波电路一、实验目的（1）理解二极管全波整流电路的工作原理。（2）了解各元件的工作性能和外形。（3）观察单相桥式整流滤波电路的输入和输出电压波形。（4）由单相桥式整流电路输出电压峰值计算输出电压的直流平均值，并与输入电压有效值进行比较。（5）由单相桥式整流滤波电路输出电压峰值计算输出电压的直流平均值，并与输入电压有效值进行比较。（6）由单相桥式整流电路输出电压峰值计算变压器副边电流有效值。（7）测量全波整流电路中二极管两端的反向峰值电压。（8）测量整流滤波电路输出脉动电压的峰-峰值。（9）观察滤波电容接与不接对输出电压波形的影响，了解滤波电容的作用。（10）观察滤波电容大小的变化对输出脉动电压的影响。（11）观察负载电阻大小的变化对输出脉动电压的影响。二、实验器材虚拟实验设备操作系统为Windows XP的计算机 1台 Electronics Workbench Multisim ～电子线路仿真软件 1套示波器Oscilloscope 1台硅桥MDA2501 1个数字万用表1个交流电压源1个电阻（200Ω，2W）1个电阻（1KΩ，2W）1个电解电容（470μF，50V） 1个电解电容（10μF，50V）1个开关1个实际工程实验设备模拟实验箱1台函数信号发生器1台示波器1台数字万用表1台电阻（200Ω，2W）1个电阻（1KΩ，2W）1个电解电容（470μF，50V） 1个电解电容（10μF，50V）1个三、实验原理及实验电路

全波桥式整流电路有电阻负载时直流电压平均值U L与输入交流电压有效值U的关系为 U L= 桥式整流电路输出电压的脉动频率f0为交流电源频率f（=50Hz）的2倍，也等于交流电源周期T倒数的2倍，即 f0=2f=2/T 桥式整流电路中，每个二极管两端所加的反向峰值电压U m为交流电压有效值的2倍， 2U。以保证安全选取整流二极管时最大反向峰值电压U Rm取2 整流滤波电路的平均直流输出电压U CL可用输出电压的峰值U P减去脉动电压峰-峰值U P-P 的一半来计算，即 U CL=（U P-U P-P）/2 在小电流输出的情况下，全波整流电容滤波电路（包括桥式整流电容滤波电路）的直流输出电压可估算为交流电压有效值的倍，即 U CL≈ 实验电路如图1-1所示。四、实验步骤 1、变压器副边输出的测量建立如图1-2（a）所示的电路，双击数字万用表的图标，打开其面板，设置为交流电压档。单击仿真开关，进行仿真分析，观察XSC1示波器屏幕上的波形，如图1-2（b）所示。按下仿真暂停按钮，用游标测量波形的最大值。描绘波形曲线，记录测量的数值和数字万用表（图1-2（c））显示的数字，并与计算值比较。图1-2（a）变压器副边输出测量电路