课设-----单相桥式整流电容滤波电路------ 完成版.docx

沈阳理工大学
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
2.2 Multisim软件环境简介 1
2.2.1 Multistim 12简介 1
2.2.2 Multistim 12主页面 1
2.2.3　Multistim 12元器件库 1
2.2.4 Multistim 12虚拟仪器 2
3　电路模型的建立 3
4 理论分析及计算 3
4.1　理论分析 3
4.2　工作原理 3
4.3　理论计算 4
5 仿真结果分析 4
5.1　单相桥式整流电容滤波电路万用表 4
5.2　单相桥式整流电容滤波电路示波器 5
6　设计总结和体会 7
7　参考文献 7

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沈阳理工大学

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软件环境介绍
2.1　设计任务
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
2.2 Multisim软件环境简介
2.2.1 Multistim 12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 12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。
2.2.3　Multistim 12元器件库 

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Multistim 12提供了丰富的元器件，供用户构建电路图时使用。在
Multistim 12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 12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 12主界面
2.2.4 Multistim 12虚拟仪器
Multistim 12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
3　电路模型的建立
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4所示，其中U1=14.14v，C1=500μF，R1=120Ω。
图4　单相桥式整流电容滤波电路
4 理论分析及计算
4.1　理论分析
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。
4.2　工作原理
VD2和VD4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当UC>U2，导致VD1和VD3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，UC按指数规律缓慢下降。当U2为负半周幅值变化到恰好大于UC时，VD2和VD4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，UC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RL放电，UC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。
4.3　理论计算
电压表U1 （交流电u1的有效值）的示数：
(有效值) （1）
当C=500μF，该电路即为单相桥式整流电路，计算分析可得：
（2）
当C=50μF时，该电路即为单相桥式整流电路，计算分析可得：
（3）
当C=0F时，该电路即为单相桥式整流电路，计算可得：
（4）
5 仿真结果分析
5.1　单相桥式整流电容滤波电路万用表
（1）在选定的电路参数下，利用虚拟示波器观察输出电压UO的波形，并利用虚拟仪表测得，变压器二次电压(有效值)，。分别见图5、6所示。

图5　变压器二次电压 图6　输出直流电压
(2)保持U2和RL不变，改变滤波电容的值分别成为C=50μF和C=0，再观察输出直流电压波形并测量UO(AV)。可以测的，当C=50μF的时候，。如图7所示。同样，可以测的，当C=0F时，。如图8所示。

图7　当C=50μF时，UO(AV)的值

图8　当C=0F时，UO(AV)的值
5.2　单相桥式整流电容滤波电路示波器
利用Muliisim的参数扫描分析功能（Parameter Sweep Analysis）可在一张图上同时显示滤波电容当C=550μF，C=50μF，C=0F三种情况下的输出电压u0的波形，如图9、10、11所示。有图可见，滤波电容C越大，则输出波形的脉动成分越小，而值越大。

图9　C=500μF时的u0波形图

图10　C=50μF时的u0波形图
图11　C=0μF时的u0波形图
如上面图5、6、7、8、9、10、11所示当滤波电容的溶值满足 时，可以认为输出直流电压近似为电容0时，输出直流电压且电容值越大输出直流电压越大

6　设计总结和体会
通过自己动手操作Multisim软件，使我对此软件有了彻底的了解能够熟练的操作和使用此软件进行仿真，画出电路图等功能。尤其是利用Multisim10的参数扫描分析功能，经过了多方的询问和自己进行了很多次的试验，最后终于把图形做了出来，并且通过这次课程设计，加强了我的动手能力，思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想着这样的接法可以行通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费了很多时间。平时看课本时，有事问题总是弄不懂，做完课程设计，哪些问题就迎刃而解了，而且还记住了很多东西。
7　参考文献
[1] 清华大学电子技术学教研组编，杨素行主编，模拟电子技术基础简明教程，3版，
　　 北京：高等教育出版社，2006 
[2] 华中理工大学电子教学教研组编.康华光主编.电子技术基础.模拟部分.3版.
　　 北京：高等教育出版社,1999.