滤波电路范文

导语：如何才能写好一篇滤波电路，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：电力线载波通信;电磁兼容;共模干扰;EMI滤波

中图分类号：TN914 文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2008)11-170-02

Research on EMI Filter Circuit of Power Line Carrier Communication

ZHAO Zhipeng,LUO Yinghong

(School of Electronic and Information Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou,730070,China)

Abstract：Power Line Communication(PLC) is a brand-new subject,which develops rapidly in rescent years.However,as the power line transmission without shielding,There are serious EMI and EMC problems.Based on the in-depth analysis of the main reason that the PLC system produces electromagnetic interference,this paper researches the design of the EMI filter circuit,and through experiments show that the filter circuit for inhibiting PLC EMI feasibility.

Keywords：power line carrier communication;electromagnetic compatibility;common-mode interference;EMI filter

基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(3zs062-b25-013)

电力线通信技术目前发展非常迅速，现在已经进入初步应用阶段。PLC系统充分利用电力系统的广泛线路资源，通过OFDM等技术可以在同一电力线不同带宽的信道上传输数据。 但是由于电力线传输的无屏蔽性，电网的稳定性比传统的通信网差得多，使得电力线通信线路的电磁环境极为复杂，这就给电力线通信系统提出了更高的电磁兼容要求，电磁兼容技术也成了实现电力线通信所需的关键技术之一。本文在深入分析了电力线通信系统产生电磁干扰的主要原因的基础上，对EMI滤波电路进行了设计研究，并通过实验验证了该滤波网络对于抑制电力线载波通信EMI的可行性。

1 电力线载波通信电磁兼容问题分析

1.1 电磁兼容分析模型

一个电子系统如果能与其他电子系统相兼容的工作，也就是不产生干扰又能忍受外界的干扰则称为该电子系统与区环境电磁兼容。对于一般的电磁兼容问题的基本分析模型如图1 所示。

对于PLC系统来说，干扰源要整体考虑。不仅包括PLC设备，而且要考虑当信号加到电力线上时，由于电力线是一种非屏蔽的线路，有可能作为发射天线对无线通信和广播产生不利影响。此外还要考虑多种PLC 设备间的相互影响。PLC的耦合途径是非常复杂的，是不同的途径相互作用的结果。总体上分为两种，一种是空间的辐射，对应的扰设备是无线通信和广播信号；另一种是沿电力线的传导骚扰，主要造成对电能质量的影响。因此PLC 系统的电磁兼容问题涉及多个PLC 系统的共存，以及与无线网络的共存等。

图1 电磁兼容基本分析模型

1.2 PLC系统电磁干扰产生机理

由于电力线的特性和结构是按照输送电能的损失最小并保证安全可靠地传输低频(50 Hz)电流来设计的，不具备电信网的对称性、均匀性，因而基本上不具备通信网所必须具备的通信线路电气特性。而PLC系统所产生的电磁干扰问题正是由于电力线的这种对地不对称性产生的[1]。

电力线产生干扰的机理有两种(如图2)，一种是电力线中的信号电流Id(差模电流)回路产生的差模干扰，另一种是电力线上的共模电流IcР生的共模干扰。差模电流大小相等方向相反，因此一般近似认为由其产生的电磁场相互抵消。而共模电流的方向是一致的，其产生的电磁场相互叠加[2]，所以电力线的干扰主要来自共模干扰。

1.3 改善PLC系统电磁兼容性的主要措施

(1) 充分利用或改善PLC系统电力线的对称性

PLC系统的辐射强度取决于PLC网络或其电缆的对称性。高度对称线路的特征是异模电流与共模电流的比值很大，故辐射非常小。可以选择对称性好的导线，例如4芯电缆，但此法不适用于室内网络，而且成本较高。

(2) 减小PLC系统中高频信号的功率谱密度

减小PLC信号的功率谱密度(PSD)能降低辐射电平，但不影响总的发送功率。因此，PLC系统适宜采用宽带调制技术，但其扩频效率受电力线低通特性的限制。

(3) 合理选择调制技术

OFDM是一种高效的调制技术，其基本原理是将发送的数据流分散到许多个子载波上，使各子载波的信号速率大为降低，从而提高抗多径和抗衰落能力[3]。

(4) 合理设计EMI滤波网络

将滤波器安装在紧邻变压器和紧邻家庭用户的连接点上，或者直接在电力线调制解调器内部引入滤波器[4]。这样既可以保持PLC信号的异模传播，又可以阻止PLC信号进入辐射效率高的导线或其他附接设备。本文将主要对EMI滤波网络进行研究设计。

图2 电力线EMI模型

2 滤波电路设计

基于以上对于电力线通信电磁兼容性的分析，可以在电力线通信系统的收端接一个EMI滤波器，用以抑制系统所产生的共模干扰。由于两根电力线不可能完全重合，也就是说差模电流所产生的电磁场不能完全抵消，所以在设计滤波电路时，也应考虑到差模干扰的抑制。

EMI滤波电路基本网络结构如图3所示。

图3 EMI滤波电路基本结构

图3中，差模抑制电容为C1和C2，共模抑制电容为C3和C4，共模电感为L，Р⒔共模电感缠绕在铁氧体磁芯圆环上，构成共模扼流圈。共模扼流圈对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用[5]。由于干扰信号有差模和共模两种,因此滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。其基本原理为:

(1) 利用电容通高频隔低频的特性，将电源正极，电源负极高频干扰电流导入地线(共模)，或将电源正极高频干扰电流导入电源负极(差模)。

(2) 利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源。

3 实验结果

在图3滤波电路中取差模电容C1,C2为7 000 pF，共模电容C3,C4为0.015 μF，共模扼流圈磁芯采用锰-锌铁氧体，每路绕30匝，电感量为3.7 mH。

3.1 EMI滤波网络滤波性能仿真

图4为干扰噪声随频率关系的模拟仿真，由此可见干扰信号的频率越高，则干扰信号通过该滤波网络后衰减越大。共模干扰的频率一般在2MHz以上，所以说该滤波电路能对共模干扰起到良好的抑制作用。

图4 干扰噪声随频率关系

3.2 EMI滤波网络输出结果分析

当采用输入为24 V，输出为12 V，功率为25 W的开关电源模拟输入信号时，用带宽为20 MHz的示波器测得滤波前后信号纹波分别为50 mV和5 mV。由此可见该滤波网络对干扰信号衰减了20 dB，良好地抑制了电路中所产生的干扰噪声。

4 结 语

电力线通信技术作为一种强有力的手段,有着雄厚的发展基础和广阔的市场,应有其使用和生存的发展环境和空间。但是,低压电力线并不是专门用来传输通信数据的,它的拓扑结构和物理特性都与传统的通信传输介质(如双绞线、同轴电缆、光纤等) 不同。它在传输通信信号时信道特性相当复杂,负载多、噪声干扰强、信道衰减大,通信环境相当恶劣。目前还有很多亟待解决的问题，例如PLC的电磁辐射问题，调制技术和编码技术的改进，通信信号衰减的抑制等。本文研究的EMI滤波电路旨在抑制接收端由于共模电流和差模电流产生的共模和差模干扰，今后还有待于结合电磁原理，在PLC设备和网络的电路及电磁辐射特性等方面做深入研究。

参 考 文 献

［1］张力波，柴守亮.宽带电力线通信对无线通信的影响及其频带的管理［J］.中国无线电,2006:12-15.

［2］Clayton R Paul.Introduction to Electromagnetic Compatibi-lity［M].John Wiley&Sons,Inc.1992.

［3］张淑娥,孔英会,高强.电力系统通信技术［M］.北京：中国电力出版社,2005.

［4］丁道齐.要正视和研究电力线通信技术发展中的关键问题［J］.电力系统通信,2003,24（4）:1-12.

篇2

关键词：模拟带通滤波；Pspice仿真；电路设计

1 概述

滤波电路的种类很多，根据滤波电路所处理信号的不同，主要分为模拟滤波电路和数字滤波电路两种形式。模拟滤波电路是指它所处理的输入信号、输出信号均为模拟信号；数字滤波电路是具有一定的传输选择特性的数字信号处理装置，其输入和输出均为数字信号。从功能上分类，滤波电路可分为低通、高通、带通和带阻滤波电路。由于模拟滤波电路与数字滤波电路在设计与实现上有很大差异，文章只讨论模拟带通滤波电路。

2 常用模拟带通滤波电路

常用模拟带通滤波电路主要分为无源和有源两大类。图1给出了基本无源带通滤波电路的构成，其中R1和C1组成低通滤波电路，R2和C2组成高通滤波电路，当前者的截止频率大于后者的截止频率时构成带通滤波电路。

无源带通滤波电路组成简单，但过渡带相对较宽，且通带带宽随负载变化而变化，因此主要应用于对滤波性能要求不高的电路中。

有源带通滤波电路常见的有二阶压控电压源带通滤波电路、双T型带通滤波电路等[1]。相比一阶滤波电路，其过渡带相对较窄，且通带带宽不随负载变化而保持不变，更加有利于电路设计。

图2给出了二阶压控电压源带通滤波电路的基本构成。其中，A为运算放大器。在选择运算放大器时，首先要保证响应带宽覆盖信号频率，其次优选噪声低的。

双T型带通滤波电路也是常见的一种带通滤波电路，如图3所示。其主要有R1、R2、R3、C1、C2、C3和运算放大器A构成，因电路形式酷似双“T”，故称为双T型带通滤波电路。

如图4所示，由L、C构成的选频网络和运算放大器A一起构成的一种新型带通滤波电路在某些应用中具有优势[2]。LC选频电路，信号频率较低时，电容的容抗很大，LC选频网络呈感性；在信号频率较高时，电感的感抗很大，LC选频网络呈容性；当f=fo时，网络呈纯阻性，且理想状态下阻抗无穷大。

3 Pspice电路仿真与设计

在试验中需对一混有干扰噪声的模拟信号进行提取。已知该模拟信号中有用信号为单一频率100kHz的正弦波信号，因此采用中心频率为100kHz的带通滤波电路设计。为了选择电路特性更好的滤波电路，对几种常用的带通滤波电路做了电路仿真设计和参数选取，并逐一进行了Pspice频率扫描幅频响应仿真对比。

3.1 无源带通滤波电路

仿真电路图和频率扫描幅频响应仿真图分别如图5和图6所示。

3.2 二阶压控电压源带通滤波电路

仿真电路图和频率扫描幅频响应仿真图分别如图7和图8所示。

3.3 双T型带通滤波电路

仿真电路图和频率扫描幅频响应仿真图分别如图9和图10所示。

3.4 LC选频网络滤波电路

仿真电路图和频率扫描幅频响应仿真图分别如图11和图12所示。

通过对比图6、图8、图10、图12的幅频响应仿真曲线图可以看出：一阶的无源带通滤波电路过渡带最宽；二阶的压控电压源带通滤波电路、双T型带通滤波电路过渡带明显较窄；LC选频网络滤波电路过渡带最窄[3]，更适合单一频点选频滤波。结合设计需求，采用LC选频网络滤波电路进行设计。

4 电路性能测试

对实验电路板性能进行测试。测试时，在带通滤波电路输入端注入频率为f的可调正弦波信号，且信号峰峰值保持不变。测试带通滤波电路输出端信号峰峰值，记录如表1中。

通过对测试数据分析，满足设计要求。

5 结束语

文章借助Pspice完成了模拟带通滤波电路的仿真。依据仿真结果，优选出满足试验需求的设计方案，并实测验证了设计的正确性，为其它相关设计提供了参考。

参考文献

[1]童诗白，华成英.拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.

篇3

【关键词】随钻电阻率；模拟接收电路；仿真；混频

1.引言

地层电阻率是地质导向钻井和油田地层评价必需的重要地质参数[1]。在随钻测井领域，随钻电磁波电阻率测井仪器是随钻测井仪器中的重要装置，其采用电磁波工作方式，适用于各种导电和不导电类型的钻井液，能够测量地层随着深度变化的视电阻率曲线。研制随钻电磁波电阻率测井仪对于我国油气的勘探开发工作具有重要的意义，在该仪器的电子系统中，模拟接收电路决定了整个电路信号的精度，对信号的后续处理起着先导性作用。

2.测控电路系统

随钻电磁波电阻率测井仪采用对称四个发射线圈，两个接收线圈的天线结构，并采用2MHz和400KHz信号测量地层电阻率。测控电路是随钻电阻率测井仪电路系统的核心部分，用于接收随钻系统中控电路指令，控制仪器工作状态；产生发射、混频信号；接收并采集、处理接收线圈信号，并最终获得与地层介质电阻率相关的相位差和幅度比信息。

随钻电磁波电阻率测井仪测控电路系统的整体方案框如图1所示，其利用DDS作为信号源，以保证发射信号和本振信号拥有足够的稳定度，来自接收线圈的2路信号，被电路经过超外差的方式接收并处理后，送至ADC进行数字量化。DSP处理器控制2个ADC完成两路中频信号的采集，ADC采集所需的同步时钟由DDS或者DSP的PWM模块提供。DSP在ADC完成采集后，从SPI串行总线读取数据，利用DPSD算法完成信号处理，获取各线圈信号的实部与虚部。在完成一个测量周期后，综合收、发组合得到的数据，计算出随钻电阻率测井所需的幅度比与相位差信息，并将测量结果及时传送至主控板。

模拟接收电路主要指前置低噪声放大电路，混频、滤波电路，可编程放大电路，低通滤波电路组成，标示于图1的椭圆形框中。接收电路首先对信号进行低噪声放大，在放大到足够的幅度之后，利用混频器将高频信号（2MHz或者400KHz）转换成6KHz的中频信号，再经过低通滤波器滤除不必要的频率成分，最后经过放大滤波后送至ADC进行数字量化。

3.模拟接收电路设计

3.1 前置低噪声放大电路

低噪声放大器的目的是将接收到的微弱信号进行放大，为后级混频器提供射频输入信号，低噪声放大器要求较低的噪声输出。信号频率为400KHz和2MHz，采用运算放大器放大即可。

运放放大器电路主要由运放以及电阻构成。放大器自身产生的噪声包括两部分：一部分是运放的固有噪声，包括电压噪声和电流噪声；另一部分是电阻的热噪声。为了降低放大电路本身的噪声，应选用固有噪声较低的运放，同时要进行低阻化设计。

本设计采用的运放AD829S具有较高的带宽，在放大倍数100倍时，能达到7.5MHz的-3dB带宽。以AD829S为基础采用同相放大电路[2]，如图2所示。

同相放大器的输入阻抗较高，在反馈电阻上并联电容可以构成一个一阶的低通滤波器，降低放大器的带宽，有利于提高噪声性能，且噪声分析满足要求。若要更高的增益，可以采用多级放大的方式。

3.2 混频电路设计

由于电路存在着两个工作频率，为了方便统一处理，本设计采用超外差方式，即将输入信号下混频至一个频率较低的中频6KHz再进行处理。

本设计采用的SA612A是一款廉价的基于吉伯特单元的混频器，具有较低的噪声系数，较高的灵敏度和变频增益。

图3为本设计中的混频器电路，由图可知，U1的1，2脚作为射频信号的输入端，可以作为差分输入，可以用作单端输入。为了简单起见，本设计中采用单端输入方式。可以在SA612的6，7外加电容构成电容三点式振荡器产生本振信号，但是这种方式的频率稳定度差。这里采用外加本振信号的方式，本振信号经SA612的6脚缓冲至吉伯特混频单元。

混频器输出的主要频谱分量为：，我们所关心的信号为：=6KHz；因此需要设计滤波器将不需要的信号滤除。不需要的频率分量频率较高，可以采用低通或者带通滤波器滤除高频分量。滤波器的种类有很多种，较常用的两种滤波器电路是：萨伦·基电路和多反馈滤波器电路[2]。

在这里，中频为6KHz，频率并不高，要实现6KHz左右的截止频率，使用上面任一种滤波器结构都是可以的。不需要的高频成分除了本振泄露出来的394KHz与1.994MHz外，还有射频与本振相加的频率成分，即794KHz和3.994MHz。图4为两种滤波器构成的巴特沃兹低通滤波器仿真电路模型，两个电路的截止频率都为10KHz。

从仿真结果可以发现，萨伦-基滤波电路的阻带特性并不好。为了获得更好的滤波效果。本方案选择多反馈滤波电路结构。

3.3 可编程放大器设计

为了调整输入信号的电平，以适应模数转换器的要求，电路中增设一级可编程放大器。本设计采用运放和模拟开关以及精密电阻的组合构成可编程放大器，其灵活性较大，可以根据实际情况制定出所需要的增益，从而制作出性能优良的可编程放大器。图6是利用运放和模拟开关构成的PGA，这种方案的噪声性能比集成的PGA要好。通过控制P1，P2，P3，P4的电平高低，就可以产生1，10，100，1000的增益，控制简单。如果需要其他增益，只需要改电阻值即可。由于模拟开关ADG412的导通电阻是串联在运放的反相输入端，所以可以忽略模拟开关导通电阻的影响，不影响放大器的增益精度。

3.4 抗混叠滤波器

若fs为采样频率，当信号中出现高于fs/2频率的信号时，采样出来的信号频率是原信号以fs/2为中心的镜像[3]。为了避免这种现象，必须保证信号中没有更高的频率成份。系统的中频为6KHz，经过混频器低通滤波之后，高频分量虽被衰减，但经过后级放大，高频分量会有一定程度的上升，同时放大器本身的非线性也可以产生高次谐波。本测控电路ADC的采样频率设定为24KHz，信号中若存在18KHz的信号，则经过AD采样过后18KHz信号混叠至6KHz的中频上，将影响信号处理的性能。所以需要在AD采样前先滤除这些分量。

这里可以采用高通和低通滤波两种方式，图7为两个7阶低通与带通滤波器幅频和相频特性。随着滤波器阶数的提高，相频特性越陡峭，特别是高阶的带通滤波器，带内的相位突变是比较大的。陡峭的相位特性使得在电路在参数发生细微变化时，也能产生较大的相位误差。故本方案采用的7阶低通滤波电路。

4.结束语

模拟接收电路系统是实现随钻电阻率测井仪数据采集精度的关键。整个设计包含了微弱信号的低噪声放大，混频滤波，程控放大以及抗混叠滤波电路，该设计配合数字信号处理采集系统，可以满足随钻电磁波电阻率测井仪的技术要求。

本设计方案根据信号处理的要求，结合经典电路设计，选择合适器件，再经过电路试验仿真，得到了适合的模拟接收电路系统，并给出了电路设计的依据，可为相关电路系统的设计提供参考。

参考文献

[1]苏义脑,窦修荣.随钻测量、随钻测井与录井工具[J].石油钻采工艺,2005,27(1):74-78.

[2]童诗白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版,2003.

篇4

【关键词】杂散电感；叠层母排；水冷

【Abstract】This paper aimed at the realization of boost chopping circuit in high pressure high-power cascade speed control system， proposed the mechanical structure modular design. This modular design was mainly composed of IGBT， freewheeling diode and capacitor， also included copper bars for connection， copper columns for connection， bolts， insulating boards， insulating film， water-cooling plate of IGBT， fiber driving plate of IGBT， and was merged into the design ideas just like connection mode， electrical insulation， electrical clearance and creepage distance， isolation of water and electricity， isolation of high and low voltage by fiber and so on， and solved the problems just like stray inductance is too large， parallel loop structure is difficult to design， development and maintenance of the system is difficult to implement and so on. This modular design reduced the volume of chopping circuit and was convenient for development and maintenance of the system.

【Key words】Stray inductance； Laminated busbar； Water cooling

0 前言

相比于频调速，斩波串级调速系统[1-4]具有变流功率小、运行条件宽松、成本低等优点，非常适用于在高压大功率风机、水泵等设备的节能降耗应用上。目前国内大部分工业现场采用的是几百瓦至一两千瓦的小功率电机，转子电压仅在几百伏至一千伏左右，其系统采用直流斩波回路PWM数字控制技术，将最小逆变角固定，有效降低了逆变颠覆故障，使得系统更加安全可靠，而且在功率因数提升、谐波抑制等方面有所提高。而对于大功率的斩波串级调速系统，大都采用多路升压斩波电路并联的方式[5-6]来解决大功率电机转子电压高且电流过大的问题。通常整个系统由整流柜、电抗柜、斩波柜、水冷柜和逆变柜组成，其中主要控制作用由斩波柜来完成，所以斩波柜的内部设计十分重要。

1 结构设计说明

1.1 总体设计

多路并联升压斩波电路模块整体设计框图如图1所示。其中，黑色框部分为升压斩波主电路模块，主要由IGBT、续流二极管、电容组成，还包括了连接铜排、连接铜柱、螺栓、绝缘板、绝缘薄膜、IGBT水冷板、IGBT光纤驱动板。

整流模块正极端与电抗相连，斩波模块间各电容的正极端相连，出线点与逆变侧正极母线相连；斩波模块间各电容的负极端相连，出线点与负极母线相连，每个模块的电容都是并联连接。

单元升压斩波电路模块结构设计如图2所示。

1.2 连接铜排与铜柱的设计

在大功率IGBT升压斩波电路中，由于母线铜排杂散电感的存在，IGBT在开关过程中往往会产生很高的电压瞬态尖峰值，一旦此尖峰值超出了允许范围，便会导致IGBT的失效和损坏[7-11]。因此电容正极铜排与负极铜排之间采用叠层铜排设计，降低回路中的杂散电感同时增加了回路当中的分布电容，来抑制IGBT开关过程中产生的瞬态电压尖峰值。铜排出线端均设计成竖直出线，方便模块间的连接，易于实现拓展。铜排采用了折弯的设计，使得IGBT与电容的距离达到最小，最大程度上的减小了模块的体积。元件与铜排采用铜柱进行连接，使元件表面不直接与铜排接触。

此模块化设计采用绝缘板来实现正极铜排和负极铜排的隔离，并在相应位置流出供铜柱与螺栓的穿透孔。由于正极铜排与负极铜排采用了折弯设计，而绝缘板无法折弯，故采用两块绝缘板用绝缘胶垂直粘合的方式。为防止粘合过程中残留的缝隙使正极铜排与负极铜排击穿，在绝缘板的连接处与正极铜排间加入一块绝缘薄膜来避免这一问题。绝缘板在铜排边缘处进行延长设计，避免因爬电距离不足引起的短路问题。

1.3 功率元件的散热设计

此模块化设计中采用水冷散热方式，水冷散热具有功率器件温升小、工作噪声小、结构轻便等优点[12-14]。之所以没有采用风冷散热的原因有两点：一方面，风冷散热器的换热系数低，很难解决大功率设备中功率器件的散热问题，同时风冷散热设备体积大，工作时风扇噪音大；另一方面，模块化设计为封装设计，难以实现风冷散热。

水冷板的水路设计如图3所示。采用并行结构设计，该种设计方法的优点是：一、改善流场，使流体在流道内有足够长的回路，流道内的液体吸热均匀；二、增加吸热面积，热量在固体中的传递速度要大于在液体中的传递速度，通过增加突起使冷却液与冷板的接触面积增大，将一部分热量通过突起传递至冷却液中，使冷板的吸热效果更好。

水冷板与外部冷却系统采用软管进行连接，方便系统的拓展及模块的更换。水冷板的入水口和出水口放置于与电缆接线铜排、正极铜排及负极铜排出线口相反的一侧，在外部实现水电隔离。若水冷板的入水口、出水口与铜排出线口置于同一侧，一旦发生软管损坏或接头密封性不达标的情况，渗漏出的冷却液就可能会导致元件损毁甚至可能是高电压短路的重大事故。水冷板下方用一托板将其垫高，尽量使IGBT及续流二极管与铜排的连接距离缩短到最小。在电路元器件与水冷板之间进行水电隔离设计，增加系统的安全性。若无水电隔离措施，一旦水冷板发生渗漏，冷却液流到升压斩波电路一侧，极易发生电路短路，导致元器件烧毁和系统崩溃等。同时在电容下端加入一块托板，使电路整体与模块底部留有一定距离，避免因水电隔离失效，冷却液流入电路一侧，引发问题。

传统大功率转子变频调速系统的斩波柜内最多只可允许8路升压斩波电路并联，如图4所示。经测量，所设计的模块在同样大小的柜中可竖直排列放置10个，即可实现10路升压斩波IGBT回路并联，如图5所示。

2 水冷散热的仿真分析

利用Icepak热分析软件对水冷板的散热效果进行验证。

2.1 建立模型

冷板的外形尺寸为320mm×15mm×40mm，将模型从SolidWorks软件中导入到Ansys workbench中，再导入到Icepak中，利用模型库中的cabinet命令建立求解域，再根据模型库中的source/opening等命令建立IGBT模K的热源、水流的进出口的定位尺寸及特性等参数，如图6、图7所示。

2.2 初始条件及边界条件设置

建立模型的同时，在相应的参数面板中加载初始条件和边界条件，首先修改Problem setup/Basic parameters中的参数，主要设置如下：

2.3 生成网格

因模型中无特殊形状（如曲面等），直接建立网格即可，点击Model/Generate Mesh。一般情况下，软件会根据模型尺寸给出最大网格尺寸，在此基础上，对模型做细化网格（Normal命令）处理，以提高求解精度。设置完成后，执行“generate mesh”（生成网络）命令，网格示意如图8所示。

2.4 求解计算

Icepak软件采用迭代算法进行计算，将模型求解的基本参数设置好，执行“Solve/Run solution”命令，Icepak开始求解，当迭代次数达到200次时，残差收敛曲线已完全收敛，计算完成，如图9所示。

Icepak软件的后期处理功能强大，计算的结果可以通过视图来显示，图10和图11分别是水冷板表面温度云图及剖面温度云图。由图10可以看出，蛇形水路带走的热量要多于直线水路带走的热量，致使冷板靠左部分温度偏高。由图11可看出，水温从入水口到出水口的温度逐渐升高，温差在5℃左右。从仿真结果来看，水冷板的设计满足IGBT器件所能承受的最高温度的要求。

3 总结

针对高压大功率串级调速系统中升压斩波电路的多路并联问题，对升压斩波电路进行了模块化设计。通过融入接线方式、电气绝缘、电气间隙与爬电距离、水电隔离、光纤高低压隔离等设计思想，以实现电路功能和电路安全稳定工作为前提，将模块中所需的电路元器件、连接铜排、散热水冷板等进行紧凑合理的连接，组成了一个易于拓展、更换和维护的升压斩波电路模块，并利用Icepak热分析软件对水冷板的散热效果进行仿真，验证了水冷板设计的合理性。

【参考文献】

[1]冯阳，王奔，王亚芳，马明智.电流型PWM变流器在串级调速中的应用[J].电测与仪表，2014（19）：116-122.

[2]方春城，陈树钦，谢跃鹏，李红光，孙培明，魏协奔.铝热轧大功率交流电动机的可控硅串级调速方法[J].机电工程技术，2016（08）：71-74.

[3]张卓，王钦若，杨其宇，张程.基于状态空间的大功率转子斩波调速系统[J].电力电子技术，2015（02）：41-43.

[4]张军伟，胡聪权，王兵树，郭宝增，王立玲.斩波串级调速系统逆变器改造的仿真研究[J].电气传动，2014（10）：18-22+48.

[5]吴建雄，张洪浩，陈艺峰.多IGBT并联模块的交直流母排设计研究[J].大功率变流技术，2017（02）：27-32.

[6]苑亚敏，常喜茂，周玉星，姜东海，马h.多路并联高效节能的高压大功率斩波调速系统[J].电力科学与工程，2016（03）：11-16.

[7]刘峰，马伯乐，杨光，忻力，陈玉其.大功率变流器模块主电路杂散电感分析[J]. 机车电传动，2013（06）：15-19.

[8]项小娟，毛承雄，陆继明，李国栋.功率器件集成门极换流晶闸管关断特性研究[J].中国电机工程学报，2007（07）：103-107.

[9]郭模李思奇，蒋晓华，Shinichi I.三相IGBT逆变器中的尖峰电压分析[J].电力电子技术，2010（10）：91-93+115.

[10]张亮，张东，蔡旭.双馈型风力发电变换器主回路杂散电感的影响和抑制[J]. 中国电机工程学报，2009（36）：18-22.

[11]周香全，张泰峰，罗马.杂散电感对晶闸管开关特性的影响[J].南开大学学报（自然科学版），2009（03）：29-32+85.

[12]刘福东.大功率集成电子器件热仿真分析及液冷系统研究[D].哈尔滨工业大学，2014.

篇5

关键词：直流电源 电容滤波 接地 干扰

在直流电源电路中，由于二极管整流电路输出的脉动直流电压的平滑性差，需要在整流电路与负载电路之间，加入滤波器。常见的滤波器有电感滤波器、电容滤波器和复式滤波器。实际应用中，电感滤波器其体积较大，在负载容量较小的场合，常用电容滤波器。以单相桥式整流电路为例（见图），由于滤波电容C的充电电压使得t1期间整流电压高于电容C的电压，充电电流流入电容。在t2期间滤波电容C的电压高于整流电压，所以充电电流停止，放电电流从电容向负载流动。其结果是输入电流变为导通角度窄的脉冲，输出电压有效值增大，所以电容滤波电路中除了基本频率外还含有基本频率整数倍的高次谐波，该高次谐波就将成为电源电路的干扰信号，在实际电路中，由于电源接地的不同情况，其影响程度也不同。另外，除了来自于电网的高频干扰外，负载电路中产生的干扰同样对同一电源电路中的其它负载造成影响。所以滤波电路不仅要减小整流电路输出的脉动成分，还要充分考虑消除因接地耦合而产生的各种干扰。

直流电源电路根据负载的不同分为单路电压输出和两路（或多路）电压输出两种。

第一种，单路直流电压输出电路。如图2所示电路中，电源变压器有一组二次绕组， 滤波电容采用大容量电解电容器，C1 ≥（3~5） ，T为交流电周期；C2采用小容量瓷介电容器，起高频滤波作用。

从电路可以看出，如果电路中的A点存在各种干扰成分，高频干扰成分通过高频滤波电容 流到地线，低频干扰成分通过 流到地线，这样就不能加到后面的负载电路中了。如果没有滤波电容C1 和 C2，电路中的A点的干扰成分将流入负载电路中，影响负载电路的正常工作。

由于这一直流电源电路只有一路，因此干扰成分主要来自交流电网中，而许多整机电路中需要有多路的直流电压输出电路，这时干扰成分来源又增加了。

第二种，两路（或多路）直流电压输出电路，主要分为带有变压器中心抽头二次绕组电路和变压器独立二次绕组两种。在两路（或多路）直流电压输出电路中，由于处于同一个电源电路，两路（或多路）负载之间将产生相互干扰的影响。图3所示是共用电路对两个负载电路影响示意图。电路中， 构成两个负载电路的共用电路。负载电路1的电路的电流流过 ，在电路中的A点产生一个电压降，这个电压降就相当于是负载电路2的输入信号而加到负载电路2中，对负载电路2的正常工作造成干扰影响。同时，负载电路2的电流在电路A点产生的电压降影响负载1的正常工作。所以，在负载电路的输入端接入旁路电容显得很有必要。下面以两路直流电源输出电路为例进行直流电源电路接地耦合干扰成因及处理进行分析。

图4所示是带有变压器中心抽头二次绕组的两路直流电源电路中的一种。电路中，电源变压器有一组带抽头的二次绕组；C1和 C2为低频滤波电容，C3和C4为高频滤波电容。

从电路中可以看出，电源变压器二次绕组根据输出电压值于合适位置处抽头，接入两组整流电路、滤波电路，能够输出两路直流电压。两路整流、滤波电路有共用的部分，即电源变压器二次绕组抽头以下绕组和接地引线，两个负载电路中的电流都流过了这一共用电路，这个共用电路所产生的干扰成分对两个负载电路造成干扰影响。电路中的A点的干扰成分分别通过C1和C3流到地线，电路中B点的干扰成分分别通过C2和C4流到接地线。

图5所示是带有变压器中心抽头二次绕组的两路直流电源电路中的另一种。电路中，变压器有一组带抽头的二次绕组，但是二次绕组的结构与上一种电源电路不同，其抽头接地；C1和C2为低频滤波电容，C3和C4为高频滤波电容。

由于电源变压器的二次绕组抽头接地，两组整流、滤波和负载电路中只有二次绕组的抽头接地引线是共用的，故共用部分相当少，两组直流电源电路之间的相互干扰影响小。虽然电源变压器二次绕组抽头接地，将二次绕组分成了两组相对独立的绕组，但是二次绕组抽头以上绕组和抽头以下绕组之间仍然存在磁路（磁力线所通过的路径，相当于电路）之间的相互影响（存在同一个磁路中，当某一个电源电路中出现干扰信号时，通过磁耦合，同样会感应到另一个绕组中）。这一电路的其它部分的工作原理与前面相同。

图6是变压器独立二次绕组中的一种。电路中，电源变压器有两组独立的绕组；C1和C2为低频滤波电容，C3和C4为高频滤波电容。

该电路与前面电路比较，由于两组二次绕组相互独立，因此相互影响要小一些，两种整流、滤波和负载电路之间主要是用地线共用，电源变压器两组二次绕组之间的磁路会相互影响。由于电源变压器采用两组独立的二次绕组，因此变压器制作工艺复杂一些，成本增加了，但抗干扰效果优于带抽头的一组二次绕组的变压器。由于同处以一个磁路中，其通过磁耦合产生的干扰不可避免。

图7是变压器独立二次绕组中的另一种。电路中，电源变压器两组二次绕组，C1和C2为低频滤波电容，C3和C4为高频滤波电容。从电路图中可以看出，这一电路与前面电路不同之处是两组整流、滤波和负载电路接地符号不同，两组整流、滤波和负载之间使用不同的接地回路，极大程度上消除由于接地造成的两组直流电源之间的接地干扰影响，其抗干扰性能明显优于之前电路。这一电路的电源变压器的两组二次绕组之间仍然存在磁路上的相互影响。如果电路上要求需要将磁路之间的相互影响降至最低限度，可以采用两个独立的电源变压器供电，而且两只电源变压器接地线路彼此独立。

综上分析，电容滤波电源电路中，消除由于接地耦合产生的干扰，可以通过滤波电路中的滤波电容器实现。实际电路中，低频滤波电容器和高频滤波电容器往往并非安装在同一位置，高频滤波电容器视整机调试情况进行调整确定，按抗干扰效果选择合适的连接点。另外变压器二次绕组输出电压方式和接地方式也直接影响到抗干扰效果。如果负载对抑制各种干扰要求较高，其直流电源电路将较为复杂，并采用有源滤波器电路以提高效果。

参考文献：

[1]童诗白．模拟电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社，1988．

[2]胡斌．教你识读电源电路图[M]．北京：人民邮电出版社，2011．

[3]韦琳．图解模拟电路[M]．北京：科学出版社，2006．

篇6

【关键词】心电信号；右腿驱动电路；滤波电路；放大电路

1.引言

心脏疾病是威胁人类生命的主要疾病之一。对心电信号进行监护可以为心脏病患者的诊断提供重要的参考依据。心电信号数据的采集和处理是心电监护的核心部分，采集到形态良好的心电信号，对于后续电路的信号处理效果有一定的影响。心电信号是一种微弱的生理信号，其频率范围一般是0.05～100Hz，电压幅度范围一般在0～5mV，具有高阻抗等特点，而且容易受到干扰。

因此，如何把干扰信号滤除，并把信号的幅值放大到后续电路需要的幅值大小是整个心电信号采集的核心。

2.系统设计

心电信号采集电路的系统框图如图1所示。先通过传感器电极从人体提取心电信号，经过一个前置放大器后，再通过低通滤波电路和高通滤波电路把一些干扰信号滤除，只留下心电信号频率段的信号，接着经过50Hz陷波器，滤除工频干扰，最后经过后置放大器把信号的幅值放大到后续电路所需要的信号幅值大小。

3.心电信号提取

心电信号提取电路如图2所示。运放OP07构成右腿驱动电路，右腿驱动电路可以将人体共模信号倒相放大后作用于右腿，在不损失心电信号的频率成分的情况下降低共模信号的干扰。

仪器运放AD620构成前置放大电路，它的增益主要由管脚1和管脚8之间的电阻R6确定：

前置放大器的增益不能过大，所以选取前置放大器的增益A为10，因此R6≈5.6K。

4.低通滤波电路

心电信号的频率在100Hz以下，所以通过低通滤波电路把高频的干扰信号滤掉，其电路图如图3所示。电容C4和C5选取相同的电容值C，电阻R9和R10选取相同的电阻值R，该滤波电路的截止频率为：

选取电容为1μF，可得知电阻约为1.6kΩ。

5.高通滤波电路

采用高通滤波电路滤除直流分量等低频干扰信号。电路图如图4所示。电容C6和C7取相同的值C，电阻R11和R12取相同的值R，该滤波电路的截止频率为：

选取电容为1μF，可得知电阻约为：3.3MΩ。

6.50Hz陷波电路

采用陷波电路滤除50Hz的工频干扰信号，电路图如图5所示。该滤波电路的高端和低端截止频率相等，且都为，取电容C8为0.1μF，可知电阻R13约为33KΩ。

7.后置放大电路

经过滤波电路滤除干扰信号后的心电信号在输入后续处理电路之前，还需要满足后续电路数字处理电路需要V量级的信号幅值，因此心电信号总的增益需要1000左右，而前置放大电路的电压增益只有10，所以还需要增益为100左右的后置放大器进行心电信号的幅值的放大。后置放大电路如图6所示，该电路为两级反相放大器。第一级放大器的增益为，第二级放大器的增益为，R20为500KΩ的可调电阻，可用于调节后置放大电路总的增益大小以适合不同的后续电路的要求。

8.结束语

本文主要针对心电信号的特点，采用运算放大器和仪用放大器设计了一个心电信号的采集系统。该系统在能够获取心电信号的基础下，还考虑了使用右腿驱动电路来降低共模信号以及使用50Hz的陷波电路滤除了工频干扰，以便为心电监护等仪器提供较好的心电信号。

参考文献

李冬鸣，王哈力.心电数据采集系统的设计与仿真.电子科技，2008，21（4）：24—27.

童诗白，华成英.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2001.

篇7

关键词：ADS；发夹型优化

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0225-02

滤波器的主要作用是用于隔离频率，让需要的频率信号通过，将不需要的频率信号虑除。滤波器是射频收发端系统广泛使用的一个无源器件，它的性能好坏会直接决定系统性能指标能否实现。射频和微波电路中使用最多的就是微带线滤波器。微带滤波器一般有平行耦合微带滤波器，交指滤波器和发夹型滤波器等。本文就是设计一个发夹型微带带通滤波器。

1 发夹型带通滤波器的设计方法

发夹型微带带通滤波器结构比较紧凑，它可以由半波长谐振单元和平行耦合线弯成“U”型结构得到，我们称此类[“U”]型谐振电路为发夹谐振。所以发夹滤波器的设计也可采用平行耦合线滤波器或半波长谐振滤波器的设计方程。但是弯曲成“U”型的谐振器也得考虑到耦合线长度的减少量，因为它会降低谐振器之间的耦合。倘若两个发夹臂之间的距离靠得非常近，那么它们本身也能够等效为一组耦合线，这会在一定程度上影响到电路的耦合。为了提高发夹滤波器设计的精确性，将采用一种全波EM仿真的设计形式。

发夹微带线线宽一般取1mm，“U”型臂间距取2mm，由上式可以算出输入端和输出端的抽头位置t为5.44mm，由抽头线的终端匹配阻抗50Ω可以得到抽头线的宽度为1.81mm，由耦合系数M1，2和M2，3和两个相邻发夹的间距s1和s2，s1约为0.25mm，s2约为0.45mm（该图是通过ful1-wave EM仿真求得）。

绘制ADS发夹线带通滤波器原理图，设置参数，开始电路仿真、参数优化。优化后的原理电路如图1，优化后仿真曲线图如图2。

因为原理图仿真是在理想情况下进行的，它没有将电路板实际制作中可能遇到的各种耦合、干扰等因素考虑进来，所以想要使仿真结果更加精确，就有必要在ADS中再进行版图仿真。在整个ADS仿真过程中，可能会出现原理图仿真曲线符合要求，版图仿真曲线却偏离指标要求的情况，这种情况下就需要回到原理图中依据版图仿真曲线和指标要求的差别来调整参数，这样多次调整参数，直到满足指标要求为止。经过多次的调参优化后，最终得到了满足指标要求的发夹型滤波器版图如图3，曲线图如图4及优化后尺寸数据如表1。

3 结束语

从发夹型微带滤波器电路仿真过程可以发现，ADS软件极大的便利了微波电路设计。通过ADS设计、仿真，我们发现只进行原理图仿真是不够的，还需要对微带带通滤波器进行版图仿真，直至其仿真取得理想的仿真效果。虽然软件仿真不能替代实物制作，但是版图仿真的尺寸和实物尺寸无限接近，所以它对微波电路分析具有很重要的指导作用。ADS软件的使用，O大地缩短了设计周期，提高设计效率。

参考文献：

[1] JIA-SHENG HONG，M. J. LANCASTER.Microstrip Filtersfor RF/MicrowaveApplications，JOHN WILEY & SONS， INC，2001.

[2] 黄玉兰.ADS射频电路设计基础与典型应用[M].人民邮电出版社，2010.

篇8

一台某品牌ABS-S中星9号直播铁壳接收机，输出接口只有AV端子，有序列号。使用中图像出现两条缓慢滚动的宽约1 00mm的干扰带，干扰带经过的地方，图像出现雪花，颗粒较粗，非常影响收看。另外电视机收看有线电视时，如果开启该接收机，会干扰有线电视的正常收看，表现为电视图像有网纹，雪花糙点明显增加。

打开接收机箱后发现未装主板螺丝，主板向上翘起，高频头为主板集成且无屏蔽罩。起初怀疑故障是AV端子接地不良所致，经检查AV端子接地良好。然后检查直流滤波电容容量，结果3.3V、5V、13V、19V各电压级滤波电容容量正常。仔细查看电源板电路，发现电源进线端未使用滤波电路，市电直接经过四只二极管构成的桥式整流电路变为直流后供给开关电源电路。

由于桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，开关电源中功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流，其中含有丰富的高次谐波分量，会产生谐波干扰。功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变又会产生尖峰干扰。尖峰干扰和谐波干扰能量通过输入输出线传播出去而形成传导干扰，而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，会在空间产生电磁场形成辐射干扰。为消除干扰，开关电源都需在输入输出端使用抑制干扰的滤波电路，以免对下级电路及周围电器的正常工作造成干扰。

该接收机电源电路由于未使用抑制干扰的滤波电路，干扰能量通过线路传导和空中辐射的形式干扰了有线电视的和接收机的视频输出信号。

解决办法就是加装抑制干扰的滤波电路，电路可以自己制作，电路如图1。

获得抑制干扰滤波电路最简单的办法就是从废旧电器设备上获得。凡是使用开关电源的电器设备上都有抑制干扰滤波电路，如旧彩电、旧显示器、旧计算机电源，甚至部分旧手机充电器电路中都有，将抑制干扰的滤波电路用锯条或刀片取下来，进线端接市电，出线端接到接收机的电源以进线端即可，笔者使用的抑制干扰滤波电路就是从旧光纤收发器电源盒中得到的，见图2。

安装滤波器要特别注意输入导线与输出导线的间隔距离，不能把它们捆在一起走线，否则干扰信号很容易从输入线上耦合到输出线上，这将会大大降低滤波器的抑制效果。

滤波器装上后，原来的雪花干扰带消失了，图像也通透不少，接收机对有线电视的干扰也消失了，使用效果可谓立竿见影。

篇9

【关键词】稳压电源；设计；参数

任何电子设备的工作都离不开直流电源，晶体管、集成电路正常工作都需要直流电源供电。提供直流电的方法主要有干电池和稳压电源两种。干电池具有输出电压稳定便于携带等优点但是其容量低寿命短的缺点也十分明显。而直流稳压电源能够将220V交流电转换为源源不断的稳定的直流电.它由变压、整流、滤波、稳压四部分电路等组成。参考电路如图1所示。

1.变压

稳压电源的输出电压一般是根据仪器设备的需要而定的，有的仪器设备同时需要几种不同的电压。单独的稳压电源，其输出电压在一定的范围内可以调节，当调节范围较大时，可分几个档位。因此，需要将交流电通过电源变压器变换成适当幅值的电压，然后才能进行整流等变换，根据需要，变压器的次级线圈一般都为两组以上选用合适的变压器将220V±10%的高压交流电变成需要的低压交流电，要满足电源功率和输出电压的需要，变压器选用应遵循以下原则：

（1）在220V±15%情况下应能确保可靠稳定输出。一般工程上变压、整流和滤波后的直流电压可以按下面情况确定：

一是要考虑集成稳压电路一般是要求最小的输入输出压差；二是要考虑桥式整流电路要消耗两个二极管正向导通的压降；三是要留有一定的余量。输出电压过高会增加散热量，过低会在输出低压时不稳定，由此来确定直流电压.

（2）变压器要保留20%以上的电流余量。

2.整流

是将正弦交流电变成脉动直流电，主要利用二极管单向导电原理实现，整流电路可分为半波整流、全波整流和桥式整流。电源多数采用桥式整流电路，桥式整流由4个二极管组成，每个二极管工作时涉及两个参数：一是电流，要满足电源负载电流的需要，由于桥式整流电路中的4个二极管是每两个交替工作，所以，每个二极管的工作电流为负载电流的一半；二是反向耐压，反向电压要大于可能的最大峰值。

（1）电流负载ID>IL；

（2）反向耐压为变压器最高输出的峰值VD>V2。

3.滤波

滤波的作用是将脉动直流滤成含有一定纹波的直流电压，可使用电容、电感等器件，在实际中多使用大容量的电解电容器进行滤波。图中C2和C4为低频滤波电容，可根据实验原理中的有关公式和电网变化情况，设计、计算其电容量和耐压值，选定电容的标称值和耐压值以及电容型号（一般选取几百至几千微法）。

C1和C3为高频滤波电容，用于消除高频自激，以使输出电压更加稳定可靠。通常在0.01μF～0.33μF范围内。

（1）低频滤波电容的耐压值应大于电路中的最高电压，并要留有一定的余量；

（2）低频滤波电容C2选取应满足：C2≥（3～5）；RL为负载电阻，T为输入交流电的周期。对于集成稳压后的滤波电容可以适当选用数百微法即可；

（3）工程上低频电容C2也可根据负载电流的值来确定整流后的滤波电容容量，即：C2≥（IL/50mA）×100uF。

4.稳压

经过整流和滤波后的直流电压是一个含有纹波并随着交流电源电压的波动和负载的变化而变化的不稳定的直流电压，电压的不稳定会引起仪器设备工作不稳定，有时甚至无法正常工作。为此在滤波后要加稳压电路，以保障输出电压的平稳性。稳压方式有分立元件组成的稳压电路和集成稳压电路。分立元件组成的稳压电路的稳压方式有串联稳压、并联稳压和开关型稳压等，其中较常用的是串联稳压方式。

（1）串联稳压电路

串联稳压电路工作框图如图2所示，它由采样电路、基准电压电路、比较放大电路和调整电路组成。

（2）集成稳压器

随着集成工艺技术的广泛使用，稳压电路也被集成在一块芯片上，称为三端集成稳压器，它具有使用安全、可靠、方便且价格低的优点。

三端稳压器按输出电压方式可分为四大类：

①固定输出正稳压器7800系列，如7805稳压值为+5V。

②固定输出负稳压器7900系列。

③可调输出正稳压器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。

④可调输出负稳压器LM137、LM237、LM337等。

篇10

关键词：项目化；整流；滤波；稳压

1.制作要求

1.1任务

设计直流稳压电源，电源输出电压1.25~30V可调，最大输出电流为1.5A，输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×10-3；输出电阻小于0.1Ω。

1.2要求

①选择电路形式，画出电路原理图；②合理选择电路元器件的型号及参数，并列出材料清单；③画出安装布线图；④进行电路安装；⑤进行电路调试与测试，拟定调试测试内容、步骤、记录表格，画出测试电路。

1.3装配电路板

在通用电路板上进行电路布局图的安装，电路装配的工艺流程说明，调整测试内容与步骤，数据记录，测试结果分析等。

2.学习要求

1、了解直流电源的基本组成和性能指标。2、掌握线性直流电源中整流、滤波、稳压电路的选择、电路元件的参数计算、选择等。3、掌握线性直流电源设计的方法和步骤。4、掌握直流电源的装配、调试和测试的操作技能。5、具有安全生产意识和预防措施。6、能与他人合作、交流，完成电路的设计、电路的组装与测试等任务，具有团结协作、敢于创新的精神和解决问题的能力。

3.分析过程

3.1电路原理图

如图1所示，T1为自耦变压器，T2为电源变压器，V1～V4为整流二极管，C1为滤波电容，CW7812为三端稳压器，R和RP组成负载RL，两块电压表分别接在整流滤波电路的输出端及稳压电路的输出端。

3.2操作过程及数据分析

1、按图示电路先连接变压器和整流电路，T2用18V，用示波器观察输入、输出端的波形，并用万用表测试输入、输出电压的值（注意输入是交流，输出是脉动直流），并作好记录。变压器输入电压Ui整流后输出电压Uo118V16.2V

2、在第1步的基础上，接入滤波电容，用示波器观察滤波后输出的波形，并用万用表测试输出电压，作好记录。变压器输入电压Ui整流后输出电压Uo1滤波后输出电压Uo218V16.2V21.6V

可以看出经过整流滤波后，交流变成平滑的直流电，输出电压值得到提高，变为1.2Ui。

3、完全按图1接好电路，再按以下操作测试和观察。

①负载电阻RL保持不变，调节自耦变压器在一定范围内220(1±10%)V变化，观察整流滤波电路输出端的电压表及负载两端的电压表的变化，会发现滤波电路输出端的电压表指针发生了变化，而负载两端的电压表读数12V却不变。

②输入电压（自耦变压器调到AC220V）不变，调节RP，观察负载两端的电压表，读数12V仍不变。

可以看出:该电路在电源电压及负载RL变化时，负载两端电压值均不变，即实现了稳压功能。

由以上演示看出：直流稳压电源就是一种把交流电变为直流电，能输出稳定直流的一种电子设备。它一般由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其框图如图2所示：图2直流稳压电路框图

图中，电源变压器的作用是为电设备提供所需的交流电压，主要起降压的作用；整流器的作用是实现交流电变成脉动直流电；滤波器的作用是将整流后的脉动直流变换成平滑的直流电；稳压器的作用是克服电网电压、负载及温度变化所引起的输出电压的变化，提高输出电压的稳定性。

根据以上内容，学生通过制作项目电路既加深了对电路结构的认识，又增添了学习兴趣。使这部分枯燥的理论转化为先观察现象，再通过测试的数据，反推各部分数据之间的关系。简化了理论数据的推导过程，学生学起来更加容易，这一点在我系学生学习的过程中得到普遍的认可。（作者单位：泸州职业技术学院）

参考文献

［1］《电子技术》;编著者,付植桐;高等教育出版社;2000年第1版