模电课设单相桥式整流电容滤波电路
单相桥式整流与滤波电路的安装和测试教案
二极管；并确定滤波电容器的耐压。
解：⑴按表1-2，电路输出的直流电压U L=1.2U2 = 1.2×9 = 10.8V⑵负载电流I L= U L / R L = 10.8 / 0.5 mA = 21.6mA⑶整流二极管承受的最高反向电压为U RM = U2= ×9 V ≈12.7V通过二极管的电流为I F = I L / 2= 21.6 / 2 = 10.8mA因此，可选用最大整流电流为1A，最高反向工作电压为50V的二极管（如1N4001）。
⑷应选择耐压大于12.7V的滤波电容。
⒉电感滤波电路电感滤波电路如图1-12所示。
在整流器输出端串接电感L，利用电感“通直隔交”的特点使输出的电压U L和电流I L变为较平滑的直流电。
电感滤波电路的特点是：交流成分大大减少，输出的直流电比较平滑，滤波效果较好；但损耗将增加，成本上升，因此，适用于大功率、大电流而且负载变化较大的场合。
图1-12 电感滤波电路⒊复式滤波电路复式滤波电路是由电容、电感和电阻组合的滤波电路，其滤波效果比单一使用的电容或电感的滤波效果要好。
⑴π型RC滤波电路图1-13 π型RC滤波电路⑵LC型滤波电路图1-14 LC型滤波电路⑶π型LC滤波电路图1-15 π型LC滤波电路工作步骤步骤一：电路连接⒈识别实训教室所提供的电子元器件，并判断按表1-1所提供的元器件是否符合图1-16电路的要求（整流电路输入的交流电压U2=9V）。
⒉在面包板上连接图l-16电路。
图l-16 单相桥式整流和滤波电路步骤二：电路的调试与测量完成电路的连接并经检查无误后，方能接通电源进行调试与测量。
⒈桥式整流电路⑴在电路“4、5”端接入9V交流电源（由实验台提供），所有拨动开关S1～S5均断开（如图1-16中所示状态）。
⑵用万用表测量输入的交流电压U45和桥式整流后的直流电压U13，填入表1-3中。
⑶闭合开关S3，测量负载电阻R L两端电压U23，填入表1-3中。
电容滤波电路原理及设计计算方法
电容滤波电路原理及设计计算方法1、电容滤波电路：滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。
电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。
经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。
现以单相桥式整流电容滤波电路为例来说明。
电容滤波电路如图15.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。
2、滤波原理：若V2处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压V2给电容器C充电。
此时C相当于并联在V2上，所以输出波形同V2 ，是正弦波。
当V2到达ωt=π/2时，开始下降。
先假设二极管关断，电容C 就要以指数规律向负载ＲL放电。
指数放电起始点的放电速率很大。
在刚过ωt=π/2时，正弦曲线下降的速率很慢。
所以刚过ωt=π/2时二极管仍然导通。
在超过ωt=π/2后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。
所以在t2到t3时刻，二极管导电，Ｃ充电，Vi=Vo按正弦规律变化；t1到t2时刻二极管关断，Vi=Vo按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。
当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移，t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小；反之，RLC减少时，导通角增加。
显然，当RL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好；反之，当RL很大，即IL很小时，尽管C较小, RLC仍很大,电容滤波的效果也很好。
所以电容滤波适合输出电流较小的场合。
此外，为了进一步减小负载电压中的纹波，电感后面可再接一个电容而构成倒L型滤波电路或采用π型滤波电路，分别如图5（a）和图5(b)所示。
3、电容滤波电路参数的计算：电容滤波电路的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。
工程上有详细的曲线可供查阅，一般常采用以下近似估算法： 一种是用锯齿波近似表示，即)41(2L 2O C R T V V -=； 另一种是在RLC=（3~5）2T的条件下，近似认为VO=1.2V2。
电容滤波电路
电容滤波的不可控整流电路
u2
id
VD3
iC
iR
ud + C
R
i,ud
ud
i
0
2
t
VD2
VD4
a)
b)
图1 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形
a) 电路
b) 波形
电容滤波的单相不可控整流电路
详细分析（关键在于求出 和 ）
u2 2U2sin(t)
（1）
ud (0)
2U 2 sin
电容滤波的不可控整流电路
1. 电容滤波的单相不可控整流电路 2. 电容滤波的三相不可控整流电路
1.电容滤波的不可控整流电路
在交—直—交变频器、不间断电源、开关电源 等应用场合中，大量应用。
最常用的是单相桥和三相桥两种接法。 由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，
故也称这类电路为二极管整流电路。
输出电流平均值IR为：
IR = Ud /R
与单相电路情况一样，电容电流iC平均值为零，
因此：
Id =IR
二极管电流平均值为Id的1/3，即：
ID = Id / 3=IR/ 3
3）二极管承受的电压
二极管承受的最大反向电压为线电压的峰值，为
பைடு நூலகம்
6U 2 。
ud
(0)
1 C
t
0 iCdt u2
（2）
将u2代入并求解得： iC2 C2 U co ts () （3）
而负载电流为： iRu R 2 2 R U2sin t(（) 4）
于是
id iC iR 2C2c U o t s) ( 2 R U 2sitn )(（5）
单相桥式整流滤波电路中的关键问题分析
uD1 +uD3= u- √ 2U， uD2+ uD4= -u- √ 2U.
(3) (4)
图2 空载时整流管两端电压随时间变化。 (a)仿真电路图；(b) 电容两端电压、电容上下 极板电位随时间变化; (c) 整流管D1和D2两端电压随时间变化。
行的条件下，当整流管截止时，电容可以通
过负载放电。因此，对于图 1 所示电路，电
1. 空载情况 . 考虑电容初始时刻未储能，
则 在 0<ωt<π/2 范 围 内，D1，D3 导 通， 电 源给电容充电，当 ωt=π/2 时电容两端电
压达到极大值√ 2U。此后，电源电压下降，
由 于 电 容 √ 2 U 不变。方程 (1) 和 (2) 可以改写成：
化，但其差值 , 也就是电容两端电压始终维
持恒定值 311V，与理论结果分析一致。图
2(c) 给出了电源电压、整流管 D1 和 D2 两
端的电压波形。在电源电压第一个峰值到来
之前，由于电容未储能，D1 和 D3 管此时处 于导通状态。第一个峰值之后，由于电容无
图 1 是 单 相 桥 式 整 流 RC 电 容 滤 波 电
（下转第 280 页）
·270·
智者论道
智库时代
善。要加强企业内部党员与各方面的联系与 交流，为各个职能做出最科学化的安排，确 保实现党建工作中同一计划、统一部署、共 同考核的新型党建工作模式。
将基础管理进行规范化。想要实现管理 的规范化，企业就先要将自身管理制度进行 完善，从而为企业稳定的进步与发展提供一 定保障。在对党建工作体系进行规范与完善 时，一定要遵循“精细、科学、高效、规范” 原则。除此之外，还要尽量满足企业工作中 的文化需求，将企业的文化形象进行规范化 处理，最终实现基层党建工作规范化的管理。
电容滤波电路桥式电路PPT课件
rz UI R rz UO
+
RL
UO
-
RO=R//rz
≈rz
(R>> rz)
另外，用电网电压波动±10%时UO的变化量ΔUO作 为衡量指标，称为电压调整率。
用IO从0变到额定值时，UO的变化量作为衡量指标， 称为电流调整率。
24
第24页/共29页
3、稳压管稳压电路的参数选择
首先应确定输出电压UO，输出电流范围Iomin、 Iomax（或RLmax、 RLmin），输入电压UI波动范围（一
U O
S
UO
U I
UI
RL 常数
Байду номын сангаас
Sr反映电网波动对输出电压的影响，其值越小说 明稳压性能越好。
22
第22页/共29页
RO定义为：在输入电压固定时，稳压电路输出电 压变化量与输出电流变化量之比。
RO
U O IO
U I 常数
RO反映负载波动对稳压电路的影响，其值越小说 明稳压电路带负载能力越强。
在只考虑变化量条件下，稳压管稳压电路可等
Uo(AV)≈1.2U2 Uo(AV)≈U2 Uo(AV)≈1.4U2
2U 2
6
第6页/共29页
例题
7
第7页/共29页
（二）、电感滤波电路
1.电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感 L就构成了电感滤波电路。 L
u1
u2
RL
uo
8
第8页/共29页
2.电感滤波原理
u1
u2
L
RL
uo
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。
项目五任务一单相桥式整流滤波电路的安装、调试与检修解析
2.电容器
3
(1)常用电容器的外形 (2)概念及作用 (3）电容器的单位 (4)电容主要参数 (5) 电容器的符号 (6)电容器的测试
3.晶体二极管 (1) 二极管的种类 (2) 二极管的结构、型号、符号 (3) 二极管的特性 (4) 晶体二极管的简易判别方法 (5) 注意事项
输出电流 IL
2A
1A
0.5-1A 0.1-0.5A ‹100mA ‹50mA
电容器容量 C 4000uF 2000uF 1000uF
500uF
200-500 uF
200uF
② 滤波电容器额定电压的选取
Uc 2U2
（一般选择电容额定电压应高于实际工作电
压的 10%～20% ）
三、示波器的使用 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不 见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化 过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲 线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位 差、调幅度等等。如图所示
网中的交流电进行整流、滤波、稳压，达到使用的要求。直流电源
如果出现故障，将影响整台设备的运行，所以，作为维修电工来说，
必须掌握直流电源的知识及检修技能，才能保证电气设备的正常运
行。
2
相关知识： 一、单相桥式整流滤波电路的组成及元件的认识 1. 电阻器与电位器 （1）电阻器、电位器的作用、分类 （2）电阻器、电位器的主要技术指标
故障原因 检查电源电压是否补动，输出电压应随输入电 压上下波动。 滤波电容虚焊、开路或损坏。 说明除滤波电容脱焊或损坏外，整流二极管某 个臂脱焊或开路。
单向全波整流及滤波电路
“单向全波整流及滤波电路”教学设计方案说课一、授课内容（一）教材内容：授课内容是由中国铁路出版社出版的、由董秀峰编著的《模拟电子技术》教材第七章直流稳压电源的第一节、第二节“单向桥式全波整流电路及滤波电路”中的内容。
（二）内容分析：整流及滤波是本章直流稳压电源教学中的教学重点。
整流及滤波的概念虽然不复杂，但学生还是不容易掌握，容易混乱，且各种电子设备中稳压电源部分故障达到整个硬件故障近50%左右，整流及滤波实用性比较强。
因此，整流及滤波是电子电路教学的重点内容，学生必须重点掌握，并能灵活运用，解决实际问题。
（三）教学重点：1、单相桥式全波整流电路2、电容滤波电路（四）教学难点：滤波电路的定量计算。
（五）教学特色：借助实物演示实验，使理论与实践紧密结合，学生有了直观感性认识；借助多媒体，采用启发式教学，从案例分析，启发思路。
（六）教学目标：1、知识目标：（1）理解单相桥式全波整流及滤波电路的组成；（2）掌握单相桥式全波整流及滤波电路的工作原理、参数计算。
2、能力目标：（1）在直流稳压电源中出现故障能够分析查找故障点并排除；（2）培养学生分析问题，解决问题的实际能力。
3、情感目标：（1）通过课堂的学习交流，创造良好的学习氛围，增强师生感情，增强班级凝聚力；（2）以实际稳压电源演示实验，学生有了感性认识，使学生体验掌握整流及滤波概念后成功的快感，增强自信心。
二、说教法：1、展示直流稳压电源实物，介绍直流稳压电源在各种电子产品中应用，看实际稳压电源演示实验，学生有了感性认识，激发了学习兴趣；采用启发式教学，再提出问题，由问题驱动引出概念，引出知识点，再讲授整流、滤波工作原理及分析方法。
2、坚持以“学生能力形成为核心”，在保证知识的系统性、完整性及严谨性的基础上，发挥教师的主导作用，讲授书本上学不到知识，传授本人实践方面经验，充分激发学生的学习兴趣，能够学以致用，使学生主动学习，实现师生方面很好的良性互动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程设计任务书目录1 课程设计的目的与作用 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的方法 (1)2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (1)2.1 设计任务 (1)2.1.1单相桥式整流电容滤波电路 (1)2.1.2矩形波发生器 (1)2.1.3音调发生电路 (1)2.1.4微变积分电路 (1)2.2 Multisim软件环境简介 (1)2.2.1 Multistim 10简介 (1)2.2.2 Multistim 10主页面 (2)2.2.3 Multistim 10元器件库 (2)2.2.4 Multistim 10虚拟仪器 (3)2.2.5 Multistim 10分析工具 (3)3 电路模型的建立 (4)3.1单相桥式整流电容滤波电路 (4)3.2矩形波发生器 (4)3.3音调发生电路 (5)3.4微变积分电路 (5)4 理论分析及计算 (6)4.1理论分析 (6)4.1.1单相桥式整流电容滤波电路 (6)4.1.2矩形波发生器 (6)4.1.3音调发生电路 (6)4.1.4微变积分电路 (6)4.2工作原理 (6)1 课程设计的目的与作用1.1 课程设计的目的（1）了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使用其进行仿真；（2）加深理解单相桥式整流电容滤波电路的组成及性能；（3）进一步学习整流电路基本参数的测试方法。
1.2 课程设计的方法通过自己动手亲自设计和用Multistim软件来仿真电路，不仅能使我们队书上说涉及到的程序软件有着更进一步的了解和掌握，而且通过计算机仿真，避免了实际动手操作时机器带来的误差，使我们对上课所学到的知识也有更深刻的了解。
2 设计任务、及所用multisim软件环境介2.1设计任务2.1.1单相桥式整流电容滤波电路设计单相桥式整流电容滤波电路，使输出电压成为比较平滑的直流电压，电路由自己独自设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，即静态分析和动态分析，并在试验后总结出心得体会。
正确理解不同电容对电路性能的影响，以及如何根据实际要求在电路中求出输出直流电压Uo的估算2.1.2矩形波发生器设计矩形波发生器，将输出电压值稳定在一个值，输出波形为矩形波波形。
同时可调节电位器来改变矩形波的占空比。
2.1.3音调发生电路设计音调发生电路，音调放大电路通过调节电位器，是输出电压的幅度变化，实现音量的放大。
2.1.4微变积分电路设计微变积分电路，微变积分电路通过积分运算关系将三角波转换成矩形波。
2.2 Multisim软件环境简介2.2.1 Multistim 10简介Multistim是美国IIT公司推出的基于Windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观，操作方便，具有丰富的元件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的应用。
2.2.2 Multistim 10主页面启动Multistim 10后，屏幕上将显示主界面。
主界面主要由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏、使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电路图编辑窗口等组成。
2.2.3Multistim 10元器件库Multistim 10提供了丰富的元器件，供用户构建电路图时使用。
在Multistim 10的主元器件库中，将各种元器件的模型按不同的种类分别存放若干个分类库中。
这些元器件包括现实元件和虚拟元件。
从根本上说，仿真软件中的元器件都是虚拟的。
这里所谓的现实元件，给出了具体的型号，它们的模型参数根据该型号元件参数的典型值确定。
现实元件有相应的封装，可以将现实元件构成的电路图传送到印刷电路板设计软件Uliboard 10中去。
而这里所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定。
虚拟元件的某些参数可以由用户根据自己的要求任意设定，如电阻器的阻值，电容器的容值以及三极管β值等，这对于教学实验的仿十分方便。
虚拟元件没有相应的封装，因而不能传送到Uliboard 10中去。
另外，Multistim 10的元器件库还提供一种3D虚拟元件，这是Multistim以前的版本并没有。
这种元件以三维图形的方式显示，比较形象，直观。
Multistim 10还允许用户根据自己的需要创建新的元器件，存放在用户元器件库中。
如图1所示图1 Multistim 10主界面2.2.4 Multistim 10虚拟仪器Multistim 10提供了品种繁多，方便实用的虚拟仪器。
取用这些虚拟仪器，只当连接在构建的电路图中，可以将仿真的结果以数字或图形的方式实时显示出来，比较直观。
虚拟仪器的连接和操作方式与实验室中的实际仪器相似，比较方便。
点击主界面中仪表栏的相应按钮即可方便地取用所需的虚拟仪器。
元件工作栏如图2所示，虚拟仪表栏如图3所示。
图2 元件工具栏图3 虚拟仪表栏2.2.5 Multistim 10分析工具分析菜单如图4所示。
图4 分析菜单3 电路模型的建立3.1单相桥式整流电容滤波电路在Multisim中构建单相桥式整流电容滤波电路，如图5所示，其中U1=14.14v，C1=500μF，R1=120Ω。
图5 单相桥式整流电容滤波电路3.2矩形波发生器在Multisim中构建矩形波发生电路，如图6所示，其中R1=1KΩ,R2=20KΩ,VEE=-15，VCC=15V,C=20nf图6 矩形波发生器3.3音调放大电路在Multisim中构建音响放大电路，如图7所示，其中R1=R2=R3=47KΩ，R4=470KΩ,C1=250PF,C2=510PF,C3=1F,C4=4.7uf。
v1=100mv,v2=120mv图7 音响放大电路3.4微分积分电路在Multisim中构建微分积分电路，如图8所示，其中R1=10KΩ,C1=330nf图8微变积分电路4 理论分析及计算4.1理论分析4.1.1单相桥式整流电容滤波电路电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。
4.1.2矩形波发生器矩形波发生器是将输出电压值稳定在一个值，输出波形为矩形波波形。
同时可调节电位器来改变矩形波的占空比。
4.1.3音调发生电路控制调节音响放大输出频率的高低。
音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。
所以音调控制器的电路由低通滤波器和高通滤波器共同组成。
音调放大电路通过调节电位器，是输出电压的幅度变化，实现音量的放大。
4.1.4微变积分电路微变积分电路通过积分运算关系将三角波转换成矩形波。
4.2工作原理4.2.1单相桥式整流电容滤波电路VD2和VD4管截止，电流一路流经负载电阻R L，另一路对电容C充电。
当u C>u2，导致VD1和VD3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻R L放电，u C按指数规律缓慢下降。
当u2为负半周幅值变化到恰好大于u C时，VD2和VD4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，u C上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时VD2和VD4变为截止，C对R L放电，u C按指数规律下降；放电到一定数值时VD1和VD3变为导通，重复上述过程。
4.2.2 占空比可调的矩形波发生器：假设t=0时电容C上的电压uc=0，而滞回比较器的输出端为高电平，即uo=+Uz。
则集成运放同相输入端的电压为输出电压在电阻R1，R2上的分压，此时输出电压+Uz将通过电阻R向电容C充电，使电容两端的电压uc升高，而此电容的电压接到集成运放的反相输入端，即u-=u+，当电容上的电压上升到u-=u+时，滞回比较器的输出端将发生跳变，由高电平跳变为低电平，使uo=-Uz，输出电压为低电平时，电容C将通过R放电，使uc 慢慢降低，当电容上电压下降到u-=u+时，滞回比较器的输出端将再次发生跳变，由低电平跳变为高电平，以后重复上述过程，如此电容反复的进行充电和放电，滞回比较器的输出端反复的在高电平和低电平之间跳变，于是产生了正负交替的矩形波。
同时调节电位器RW 可改变矩形波的占空比。
4.2.3 音调放大电路：确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。
本电路已给定电子混响器的电路模块，需要设计的电路为话筒放大器，混合前置放大器，音调控制器及功率放大器。
根据要求，输入信号为5mV 时输出功率的最大值为1W ，因此电路系统的总电压增益Av4由集成功放块决定，取值100，音调控制级在f0=1kHZ 时，增益应为1（0dB ），但实际电路可能产生衰减，故取Av3=0.8.话筒放大级和混合级一般采用运算放大器，但会受到增益带宽积的限制，各级增益不宜太大，取Av1=7.5，Av2=1.运算放大器选用单电源供电的四运放LM324，其中Rp3称为音量控制电位器，其滑壁在最上端时，音响放大器输出最大功率。
4.2.4 微变积分电路：使电路的输出电压uo 与电容两端的电压uc 成正比，而电路的输入电压UI 与流过电容的电流ic 成正比，则uo 与ui 之间即可成为积分运算关系。
使将三角波转换成矩形波。
4.3理论计算4.3.1单相桥式整流电容滤波电路： 当C=500μF 时，计算可得：V 997.914.1422u 22U 22≈⨯==（有效值）()V U AV O 996.11997.92.12.1U 2=⨯=≈当C=50μF 时，计算分析可得：V 997.914.1422u 22U 22≈⨯==()V U AV O 996.11997.92.12.1U 2=⨯=≈当C=0F 时，该电路即为单相桥式整流电路，计算可得：()()V V U U t td U AV O 997.8997.99.09.022sin 21U 2220=⨯====⎰πωωππ4.3.2占空比可调的矩形波发生器：当占空比等于50%时，则这种波为方波，当t=0时，uc=0，uo=+Uz,则u+=R1*Uz/(R1+R2)。
当u-=uc ，电容上的电压上升到u-=u+时，滞回比较器输出端将发生跳变，使得uo=-Uz ，此时u+=- R1*Uz/(R1+R2)。
周期T=2RCln （1+2R1/R2）.4.3.3音调放大电路：功放级的电压增益为Av4=20k Ω/RF得RF=20k Ω/Av4=20k Ω/100=200Ω。
放大倍数Av2=1+R12/R11=7.8输出电压的表达式为vo2=-(R22/R21vo1+R22/R23vi2)4.3.4微变积分电路:电容两端的电压uc 与流过电容的电流ic 之间存在着积分关系，即uc=,根据虚短，运放反相输入端的电流为零，则Ii=ic,故ui=Ii=icR,根据虚地，uo=-uc ，根据上述关系，则输入电压与流过电容的电流成正比，得：Uo=-uc==5 仿真结果分析5.1单相桥式整流电容滤波电路（1）在选定的电路参数下，利用虚拟示波器观察输出电压U O的波形，并利用虚拟仪表测得，变压器二次电压U2=9.998V(有效值)，U O(AV)=11.586V。