浅谈桥式整流滤波电路的仿真实验

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  【摘 要】桥式整流滤波电路实验所需元器件的种类多、数量较大,实验前利用NI Multisim 10计算机仿真实验,可找到实验最简便电路,节省实验元器件,且实验成本低,效率高,速度快;仿真数据准确。设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。
  【关键词】桥式滤波电路;NI Multisim 10; EDA;仿真
  一、NI Multisim 10简介
  NI Multisim 10软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。使用NI Multisim 10可以交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真,该软件提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样使用者可以很快进行捕获,仿真和分析新的设计,使其更适合电子教育教学,通过Multisim 和虚拟器技术,使用者可以完成从理论到原理图捕获与仿真,再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 Multisim 软件使模拟电路、数字电路的设计及仿真更为方便,并且广泛的应用于教学实验中,方便老师教学讲解,也便于学生理解学习。
  NI Multisim 10操作界面,如图1所示。
  图1
  二、实验原理
  在本实验中,应该掌握二极管桥式整流电路的工作原理,并比较桥式整流电路的输入和输出电压波形。测试桥式整流电路输出电压值UL和输入交流电压值U,并与计算值比较。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。观察滤波电容及负载电阻大小变化对输出脉动电压的影响。
  全波桥式整流电路电阻负载时直流电压平均值UL与输入交流电压有效值U的关系为
  UL=0.9U
  桥式整流输出电压的脉动频率f0为交流电源频率f(=50HZ)的两倍,也等于交流电源周期T倒数的两倍,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Um为等于交流电压的有效值U的倍,为保证安全选取整流二极管时最大反向峰值电压URM应取2U。整流滤波电路的平均直流输出电压UCL可用输出电压的峰值UP减去脉动电压峰峰值UP-P的一半来计算,即
  UCL=(UP-UP-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得1.2倍,即
  UCL1.2U
  三、实验电路(如图2所示)
  四、在NI Multisim 10搭建实验电路
  建立如图2所示的桥式整流滤波电路,按下Space(空格)键,使开关S1处于打开位置,分别双击示波器和数字万用表的图标打开其面板,并进行设置。单击仿真电源开关,观察XSC1、XSC2示波器屏幕上的波形并進行记录,记录数字万用表的数字显示。按下仿真暂停键,用读数指针测试两条曲线的最大值。记录读数指针读取的数值和数字万用表显示的数字,如表1所示。
  参考文献:
  [1]付植桐.电子技术(第3版). 高等教育出版社,2008年11月.
  [2]李新平,郭勇.电子设计自动化技术.高等教育出版社,2009年6月.
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  [4]聂典,丁伟.Multisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用.电子工业出版社,2009年6月.
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