直流电路范文

直流电路范文第1篇

电路的局部变化会对电路的整体产生影响，是高考的热门题型，学生往往对这类题分析不清，本文笔者来对这个问题的解决进行探讨。

一、动态直流电路的常规分析思路

例1.如图所示，电键闭合时，当滑动变阻器滑片P向右移动时，试分析L1、L2的亮度变化情况。

分析与解：

当P向右移动时，流过L1的电流将减小，L1将变暗；同时L1分得的电压变小，L2两端电压增大，故L2变亮；我们注意到总电流减小，而L2变亮，即L2两端电流增大，可见L3上的电流比L1上的电流减小得还要多，因此L3也要变暗。

点评：

（1）讨论灯泡亮度的变化情况，只需判断其电流或电压如何变化就可以。

（2）像这样的电路，由于滑动变阻器电阻的变化而引起整个电路的变化，一般不应通过计算分析，否则会很繁杂。处理的一般原则是：①主干路上的用电器，看它的电流变化；②与变阻器并联的用电器看它的电压变化；③与变阻器串联的电器看它的电流变化。

二、“并同串反”

例2.如图所示的电路中，R1、R2、R3、和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动角点向图中a端移动时（ ）

A.I变大，U变小

B.I变大，U变大

C.I变小，U变大

D.I变小，U变小

分析与解：

本题中变量是R5，由题意知，R5的等效电阻变小。

简化电路结构可各知，电压表V，电流表A均与R5间接并联，根据“串反并同”的原则，电压表V，电流表A的读数均与R5的变化趋势相同，即两表示数均减小。

点评：

（1）近几年高考对电路的分析和计算，考查的重点一般不放在基本概念的理解和辨析方面，而是重在知识的应用方面。本题通过5个电阻与电表的串、并联构成较复杂的电路，关键考查考生简化电路结构、绘制等效电路图的能力。然后应用“串反并同”法则，可快捷得到结果。

（2）注意“串反并同”法则的应用条件：单变量电路。

对于多变量引起的电路变化，若各变量对同一对象分别引起的效果相同，则该原则的结果成立；若各变量对同一对象分别引起的效果相反，则“串反并同”法则不适用。

例3. 如图（1）所示电路中，闭合电键S，当滑片P向右移动时，灯泡L1、L2的亮度变化如何？

分析与解：本题中滑动变阻器左右两部分都接入电路，等效电路如图（2）所示，变阻器R分解得到两变量R1、R2，由图可知：

滑片P向右移R1（），R2（）

对灯泡L1：

对灯泡L2：

由上述分析可知：

对L1，变量R1、R2变化均引起L1变亮，故L1将变亮；

对L2，变量R1、R2变化引起L2的亮度变化不一致，故此法不宜判断L2的亮度变化。但若把变阻器R与L1的总电阻合成一个变量R合，则由上述结论可知，P右移时，R合减小，L2与R合串联，由“串反并同”法则可知，L2亮度变大。

三、特殊值法与极限法

即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。

例4. 在图所示的四个电路中，当分别闭合开关S，移动滑动变阻器角头从左端至右端时，能使其中一个灯由暗变亮同时，另一个灯由亮变暗，则符合要求的电路是（ ）

A图：对灯L1，可由“串反并同”法则判断其变亮；而对L2由于两个变量引起它亮度变化不一致，故“串反并同”不适用。现取特殊值法：取L1、L2的阻值均为10Ω，变阻器总阻值也为10Ω，电源电动势为6V；然后取极限值：取滑片P置于最左端和最右端时分别两灯实际工作时的电压即可判断两灯均变亮。

B图：对L1，可由“串反并同”法则判断其变亮；对L2，采用合成变量法，再根据“串反并同”法则可判断其变亮。

C图：采用极限值法。滑片P置于最左端时，L1被短路，不发光，而L2两端电压最大，亮度最大；滑片P置于最右端时，L1两端电压最大，亮度最大，而L2被短路，不发光。由此分析可知，该电路符合题目要求。

D图：灯L1一直被短路，不发光，不合要求。

综上分析有：符合要求的电路是（C）。

小试身手：

1.如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是：（ ）

A.U1变大，U2变小

B.U1变大，U2变大

C.U1变小，U2变小

直流电路范文第2篇

关键词： 信号放大电路； 放大测量电路； 低通滤波电路； 影响隔离

中图分类号： TN721+.5?34； TM930 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）14?0149?05

Abstract： In view of the facts that the low signal?to?noise ratio， poor anti?interference ability and low measurement accuracy exist in the measuring process of microvolt?level DC voltage signal， an amplifying measurement circuit taking TLC2652 as its core device is proposed in this paper to realize precision amplification of voltage signals （5～45 μV）. The low?pass filtering circuit and band?stop circuit are adopted to reduce its internal noise and external interference. The isolation circuit is adopted to isolate the effect of the measuring end on the collection end. The linear regulating chip is used in power module design to improve the measurement accuracy and reduce power consumption. The simulation experiment result proves that the amplifying measurement circuit for microvolt?level DC voltage signal can suppress common mode interference and temperature drifting， has good stability and strong anti?interference， and its accuracy can reach to 0.044%.

Keywords： signal amplifying circuit； amplification measuring circuit； low?pass filtering circuit； influence isolation

0 引 言

信号检测是人们在当今时代获取信息的重要途径。在需要微弱信号检测的各个领域中，各N微弱的物理量信号都需要先转换成电压或电流信号之后再进行放大、并进行信号检测处理，因此研究微弱信号的检测方法具有重要意义。然而，由各种微弱物理量信号转换得到的电信号多数是微弱的直流或低频信号，如微波功率检波器输出的信号[1]。微弱信号，顾名思义信号的幅度是极其微弱的，但这不是微弱信号检测的难点所在，检测微弱直流信号的困难在于其被严重淹没于噪声信号中。在实际的电路测量系统中，微弱的直流信号更是容易受到各种直流误差的影响，特别是放大器的失调、漂移等误差的影响[1]。此外，微弱直流电压信号的检测还容易受到各种低频噪声的干扰，因此，直流微弱信号的检测困难重重。

从了解的资料来看，对微伏级直流电压信号的测量大致分为两种测量方法。一是将直流信号调制成幅值和直流信号呈比例关系的方波交流信号[2]。以避免直接放大微弱直流信号存在直流误差的影响，特别是直流放大器失调电压的影响，还可以避免外部工频干扰等低频噪声的影响。在各种直流调制技术中，应用最广泛的就是通过场效应管的开关特性来作为调制器。通过一定频率的控制信号控制场效应管栅极电压的极性来控制场效应管的通断，以达到调制直流信号的目的[1]。但存在的问题是：在调制过程中会产生斩波失调电压、调制尖峰信号等。场效应管作为电子开关的同时也存在开关管损耗。实际应用中模拟开关的这种理想效果是不可能达到的，场效应管开关在作为调制器时，无论有无输入信号，只要存在调制信号，模拟开关的输出端都会产生瞬态的尖峰电压，而且还会引起输出信号漂移，从而造成测量结果不精确。二是利用特低噪声、特低漂移的高精度直流放大器对微弱直流信号进行测量。如市面上的高精度直流放大器输出电压能达到伏级，可以给数据采集和处理，但存在的问题是，价格昂贵，不能广泛应用于实践研究。

为了解决微弱直流电压信号测量易受噪声干扰、测量精度不高、抗干扰能力差的问题，设计微伏级信号放大电路时，采用高精度仪表运算放大器TLC2652进行信号的精准放大，以提高测量精度；采用四阶低通滤波电路、双T型带阻滤波电路来减小内部噪声与外部干扰；采用高精度模拟信号隔离电路，隔离测量端对采集端的影响；采用低噪声、高效率的电源芯片及线性稳压芯片进行电源模块的设计，以提高测量精度并降低功耗。

1 设计思路

微伏级直流电压信号，首先要通过放大才能被后端电路所采集。然而，后端采集电路的电压工作范围一般在伏级，因此放大电路的放大倍数应该设置的很大。但实现较高的放大倍数必须要进行多级放大才可实现，因为输入的直流微弱信号和噪声是叠加在一起的，一般比噪声小很多，如果输入级放大倍数设置过大，微弱直流电压信号在被放大的同时，噪声信号同样也会被放大，造成后续很难去除噪声[3]。但随着放大级数的增多，势必也带来很多杂波，此外，微弱直流信号的测量易受到各种低频噪声的干扰，及各种直流误差的影响，如放大器中的失调电压、温漂等。工频干扰也是一种低频噪声，这种干扰电信号进入电子检测系统会严重影响微弱信号检测的准确性。

因此，针对输入信号为微伏级直流电压信号，测量过程中存在信噪比低、测量精度不高、抗干扰能力差的问题，设计了微伏级直流电压信号放大电路。系统主要由高精度仪表放大电路、低通滤波电路、陷波电路及高精度隔离电路组成。微伏级直流电压信号采用屏蔽电缆送进高精度仪表放大电路进行初步放大后，首先进行低通滤波，再输入到中间级放大电路进行主要放大，而后进行高频噪声和市电50 Hz降噪处理，以及通过高精度模拟信号隔离电路隔离测量端对采集端的影响，实现输入、输出和电源间的相互隔离。应用低噪声、高效率的电源芯片及线性稳压芯片进行电源模块的设计，以提高测量精度并降低功耗。经实验测量，系统可以实现对5～45 μV范围内电压信号的精准放大，放大输出电压范围为0.25～2.25 V，完全可以满足后级采集电路的需要，且能够达到0.044%的精度。此外，该电路还具有抗共模干扰、抑制温漂、稳定性好、抗干扰性强等特点。微伏级电压信号放大电路系统方框图如图1所示。

2 信号放大电路

信号放大电路采用初级放大和中间级放大两级放大形式。传感器采样输出的直流电压信号经屏蔽电缆输入到初级放大电路，因此需要检测的直流电压信号微弱且含有大量杂波。从而要求选用的运算放大器具有以下特点：低失调电压、低温度漂移的高性能差动放大电路，以克服温漂；选用开环增益较大的运放，而单级放大器的闭环增益不可过大，这会大大减小增益误差，从而提高检测信号的精度。

因此，设计电路时采用高精度斩波稳零运算放大器TLC2652，具有优异的直流特性，失调电压及其漂移、低频噪声、电源电压变化、共模电压等对运算放大器的影响被降低到了最小[4]。Multisum中的具体设计电路如图2所示。

运算放大器TLC2652的增益由输入电阻和反馈电阻决定，计算公式为：

设计时输入电阻 kΩ，反馈电阻 kΩ，电路增益为50。电路中为确保运算放大器输入级差分放大电路的对称性，设置补偿电阻，其值为输入端接地时，反相输入端总等效电阻。电路中，使用绝缘电阻很高的优质电容器，可选择的容量范围为0.1～1 μF之间。放大倍数的设置，要考虑到初级放大电路中存在有用信号和噪声一起输入的问题，如果初级放大电路的增益设置较大，信号和噪声将被同时放大，在这种情况下，若噪声幅值较大，无疑会降低电路信噪比（信噪比是指电子系统中信号和噪声的比值），不便于对信号的进一步去噪处理。另外，为确保运算放大器的精度，负反馈电阻的精度要很高，同时电路的闭环增益不能设置的太大；保证印制板较高的质量，以避免印制板表面存在的漏电流问题[4]。为此，可在印制板上设置保护环。高精度仪表放大器在放大微弱直流信号时，通常可在输出端加一低通滤波电路，以滤除输出电压中的交流分量来减小交流干扰，使电压输出更加稳定。中间级放大电路，设置在四阶低通滤波电路之后，主要目的是实现放大模块较大的放大倍数。

3 滤波电路

因为需要检测的微伏级直流电压信号非常微弱且含有大量杂波，测量回路、仪表放大电路和相关器件的固有噪声以及外界的干扰噪声通常比被检测目标信号的幅值大很多，有用信号和噪声在经仪表放大电路后将被同时放大。此外，电路结构的不合理设计也会引入噪声干扰，所以，仅对信号进行放大是测量不出微伏级这样微小信号的[5]。电路中为了更好地提取出有用信号，设计了滤波模块来有效地抑制噪声。

3.1 低通滤波电路

针对电路系统的内部噪声以及外部系统的干扰多为交流信号，设计四阶巴特沃斯型有源低通滤波电路对输入级放大电路的输出电压信号进行处理，以抑制放大了的噪声信号。设置低通滤波电路的截止频率为20 Hz，选用单片集成运算放大器OP200，具体器件参数设置及电路设计如图3所示。图4为电路在Multisum中仿真的幅频特性。

3.2 陷波电路

陷波电路也即带阻滤波电路，主要用来减少工频干扰。通常使用的各种仪器的供电电源都为市电或者经市电转换得到，而市电的频率为50 Hz。这样测量电路中就会串入工频，产生工频干扰，严重时将导致电路无法接收信号[6]。电路中采用经典的双T型带阻滤波电路，其中要求电阻R和电容C有较高的精度，以保证带阻滤波电路的中心频率正好在50 Hz处。图5为陷波电路结构原理图。

由此可以得出结论：为了使设计的陷波电路性能最佳，也即满足窄带滤波效果和高Q值，m应接近1取值。

设计电路时采用增益调节电位器，使其在50 Hz处衰减效果最好。经计算kΩ， μF；为增益带宽调节电位器。图6为具体设计电路，图7为50 Hz陷波电路在Multisum中仿真的幅频特性图。

4 隔离电路

在微伏级直流电压信号放大测量过程中，抗干扰是一个不可避免的问题。若不通过信号隔离，测量系统就会引入各种电磁干扰。目诵藕胖谢烊敫扇判藕牛不但会降低测量的准确度，而且尖峰电磁脉冲会对后端采集电路造成一定破坏。因此，针对微弱直流电压信号测量存在的干扰问题，设计了隔离电路。

发光二极管和光敏三极管的伏安特性使光电耦合器件非线性失真十分严重，一般只用来隔离数字信号，而不能简单应用到对模拟信号的隔离。因此，模拟信号的隔离相对复杂的多，一方面要求其达到隔离效果，另一方面又要求最大限度地使模拟信号不失真，也就是能确保模拟信号的线性传输[7]。有源隔离模块T6550D/S内部采用电磁隔离技术，精度达到13～14位，具有良好的线性度及优良的温漂与时漂性能[8]，能够实现输入/输出和电源间的相互隔离，非常适合高精度信号隔离测量。电路接口如图8所示。

5 电源模块设计

直流电路范文第3篇

关键词：无刷直流电机； 欠压保护； 过压保护； 过流保护

中图分类号：TN919-34 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0041-04

Protective Circuit of Brushless DC Motors

YUAN Ti-xun, DONG Sheng-liang, GENG Bing-qun, WEI Tong-an

(School of Information Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Abstract： To make the brushless DC motor worked stably for a long time, the method of adding a protective circuit was adopted. The protective circuit is mainly made up of the under-voltage protection, over-current protection and short-circuit protection, etc. The voltage and current threshold values were set in the software to detect the voltage and current directly and generate the appropriate protection to avoid damaging the circuit and motor. The appropriate testing experiments of under-voltage, overvoltage and overcurrent were made as well. A practical application shows that several schemes of the design are feasible and can protect the brushless motors in abnormal condition timely.

Keywords：brushless DC motor; under-voltage protection; overvoltage protection; overcurrent protection

收稿日期：2011-07-13

基金项目：国家“863”计划资助项目（2006AA09Z231）

0 引 言

电机广泛应用于人们的生产、生活及科研等各个领域,因此各种类型的电机保护装置应运而生,如欠压保护、过压保护及过流保护等。这些保护装置相互独立,不仅安装麻烦,总体生产成本高,而且在电机正常运行过程中,还要消耗一定的电能,造成能源浪费。其实,上述保护装置,归根到底都是预防电机因自身过热而烧毁。本文给出几种电机的保护方案，它不仅响应速度快，控制可靠,而且大大地降低了保护装置的生产成本。该保护电路与传统的保护电路相比,省去了热继电器、交流接触器等保护装置的能耗,与电机为一体。经测试验证,效果良好［1-2］。

1 电流检测原理

要实现过流保护，首要的任务是检测电机的电流。通常有2种检测电流的方法：

(1) 小阻值无感采样电阻。通常采用康铜丝或者贴片件，这是一种廉价的方案，但是要注意采样电阻阻值的选取，功率要足够大，同时电阻的电感要小，以排除感抗在电阻两端引起的电压降。

(2) 霍尔电流传感器。适合驱动开发，采用LEM公司的LA28-NP霍尔电流传感器［3-4］的电流测量，它的优点是精度高，可靠性高。

在电流采样的位置上也有2种方法可以选择：

(1) 相电流采样。将采样电阻或者霍尔电流传感器置于每一相，假设三相电流分别为ia，ib和ic，又因为无刷电机的三相电流有如下关系：ia+ib+ic=0，所以只要检测出无刷电机中两相电流就可以得到另一相的电流信息。

(2) 母线电流采样。一般是将采样电阻或者电力传感器置于母线负侧进行电流采样。

下面介绍一种基于LEM霍尔电流传感器采样母线电流的方法，该方法精度高，可靠性高。

将霍尔传感器LA28置于母线负侧到地之间进行电流检测，LA28将检测到的初级电流按1 000∶1的比例进行缩小，得到次级电流，次级电流经过I/V电路之后转化为方便A/D(模/数转换模块)采集的电压量，但是I/V输出的电压信号含有丰富的PWM斩波的高次谐波分量，所以如果直接送单片机的A/D口，会检测不到电压信息，因此需要加信号调理电路，即将I/V电路得到的电压送入巴特沃思（Butterworth）二阶低通滤波器［5］进行低通滤波。经过低通滤波之后可以将高次谐波分量滤除，进而得到直流分量，同时为了便于A/D口采集，将滤波后的小电压信号进行比例放大，之后送入A/D口进行检测。这个硬件电路示意图如图1所示。

I/V电路如图2所示。

图2 I/V电路电路图图

3给出了二阶低通滤波器的设计方法。实际设计时，使R1=R2，C1=2C2，可以实现-40 dB/10倍频的频率响应。其截至频率的计算公式为：f=0.7072πRC 在实际电路中电阻电容取值为R=100 kΩ，C=1 μF，截至频率f=1.126 Hz，从而将方波电压信号的中高次谐波分量滤除，进而得到平稳的直流分量。

图3 ButterWorth二阶低通滤波电路同相和反向比例电路是运放最典型的应用。经低通滤波之后出来的直流电压信号，其幅值比较低，所以要经过同相比例运算放大电路放大，进行电压放大，便于单片机的A/D口进行采集。图4中D22,D23为箝位二极管，保持输入到单片机A/D口的电压在0～5 V范围之内，选用1N4148即可。

2 电压检测原理

线电压检测电路的设计与电流检测电路的设计大体相同，具体原理参照电流检测原理。线电压检测硬件的整体电路结构图如图5所示。

3 保护方案

本文提出的保护方案主要是针对以IR2136芯片作为电机驱动器［6］的电机，因为它不但实现了一套完整的无刷直流电动机驱动，而且它还集成了自身工作电源欠压检测器，检测到芯片的Vcc或Vbs欠压时能关闭高端MOSFET［7］，防止MOS管长时间工作在高功耗状态下。

3.1 过流保护方案

过流保护方案共有3套，其中包括两套硬件过流方案和一套软件过流方案。

(1) 电流检测电路和LM311［8］构成比较电路，输出送到单片机PWM模块［9］的FLTA进行故障检测，如果FLTA引脚为低电平，则PWM模块硬件关断PWM输出。该过流保护为单片机集成的硬件级保护，响应速度快。

(2) 电流检测电路输出电压经过分压之后送到IR2136的ITRIP引脚，如果ITRIP引脚电压高于0.5 V，则引起IR2136内部［10］比较器动作，FAULT引脚输出低电平，RCIN引脚连接的电阻电容构成RC延时机制［11］，延时之后过流状态自动清除。因为FAULT在过流和自身欠压的情况下都会变为低电平。区别在于：过流情况下，FAULT引脚的电平时高时低，而自身欠压的状态下，FAULT会一直输出低电平。该过流保护为IR2136集成的硬件级保护，响应速度快。

(3) 单片机设置软件级的过流保护程序代码，通过A/D口采集电流检测电路输出电压，以判断是否过流。这属于软件级别的过流保护，响应速度较硬件级别保护慢，若在程序跑飞的情况下不能提供过流保护。

3.1.1 方案一

电流检测电路配合LM311构成过流检测电路如图6所示。

图6 LM311构成的电流检测电路正常情况下，在电流检测电路中，电路输出的电压信号（接到LM311的反相输入端）小于电阻分压电路输出电压（接到LM311的同相输入端），LM311输出高电平，电路无动作；若发生过流时，电路输出的电压信号（接到LM311的反相输入端）大于电阻分压电路输出电压（接到LM311的同相输入端），LM311输出低电平，当单片机PWM模块的FLTA检测到低电平之后，设置PWM输出无效电平（在此应用中PWM有效电平为低电平，无效电平为高电平）从而使电机停转。

电阻R42提供正反馈构成滞回比较器，可以为整个电路起到50 mV的抗噪声能力；分压电阻采用滑动变阻器，从而可以方便地设置过流门限。要注意的是：因为电阻分压电路直接接到LM311的输入端，而认为LM311的输入端电阻是无限大的，所以不会产生负载效应，可以放心使用［8］。

3.1.2 方案二

IR2136集成的过流检测功能如图7所示。

如果电压值小于0.5 V，则电路正常工作；此时连接到ITRIP的内部比较器输出0（低电平），因为RCIN外接RC延时电路的原因，电容充电至1（高电平），所以此时SR锁存器［7］S=0,R=1，根据SR锁存器的特性表，不管当前状态如何，SR锁存器都输出0，表示没有过流发生。

如果电压值大于0.5 V，则会引发IR2136内部电路一系列动作。具体分析如下，ITRIP引脚连接的比较器输出1（高电平），经过输入噪声滤波器确认不是由噪声引起的误动作之后，送到SR锁存器的S端，即此时S端为1；同时比较器输出的1（高电平）加到与RCIN相连的MOSFET栅极，从而引发MOSFET漏极和源极导通，即RCIN连接到低，而RCIN在外部还连接了RC延时电路，如图8所示。

过流之前，电容被充电至VCC，并连接到RCIN，但是过流发生之后RCIN内部通过MOSFET连接到地，所以电容沿着箭头所示路径放电。此时RCIN引脚为0（低电平），RCIN又连接到SR锁存器的R端，所以过流发生时，SR锁存器的S=1，R=0。根据所学的SR锁存器特性表［4］，S=1，R=0，现态Q=0，那么锁存器输出1（高电平），表示有过流情况发生。锁存器输出分为两路（如箭头所示），一路使FAULT输出低电平，FAULT可以接到单片机各种检测端口进行相应的过流处理；另一路关断上桥臂的3个MOS管，从而使电机停转实施保护。

3.1.3 单片机固件软件级过流保护

单片机软件中设定好过流门限数值之后，软件通过A/D实时采集电流检测电路输出的电压信号，并解算得到对应的电流值，与过流保护门限值进行比较。如果实时电流值大于过流门限值，则执行相应的电机保护动作；如果实时电流值小于过流门限值，则继续采集电流值进行比较，以此循环。

软件流程如图9所示。

3.2 过压保护

线电压检测电路的设计与电流检测电路的设计大体相同。 过压：检测直流母线电压，如果高于上限电压值，则发送警告信息帧，并停止驱动电机。过压保护如图10所示。

电路简单实用，直接检测母线电压，如果电压高于程序中的设定值，则做出相应的保护动作。在软件编程的时候采用了查询法，即只有在进行电压检测的程序段中打开A/D，检测中断标志，然后读数并返回电压值，最后再关A/D，这样不用在整个程序执行过程中一直打开A/D采集模块，从而提高了程序执行的效率。

3.3 欠压保护

欠压：检测直流母线电压，如果低于下限电压值，则发送警告帧，并停止驱动电机，以保护电池。

欠压保护：第一套方案和上面的过压保护过程类似；第二套方案使用了IR2136内部集成的自身工作电源检测器。从IR2136内部原理框图［10］可以看出，当Vcc欠压时，FAULT输出低电平，同时3个上桥臂的MOS管被关断。

4 实验测试

在实验室对设计制成的电路板进行了测试。测试条件为: 电机与直流母线电压均为48 V(DC)，负载电机为750 W无刷直流电动机，PWM斩波频率为10 kHz。

图11便是用示波器观察到I/V电路的电压信号波形。通过电压信号可以看出，电流信号的波形为方波，同时方波中含有丰富的PWM高次谐波分量，所以在送至单片机的A/D口之前，需要进行信号调理。

图12是调整LPF截至频率为f=1.126 Hz之后，放大8倍的电压波形。在500 mV下，PWM中点的电压信号纹波很小，符合设计标准。

5 结 语

根据本文内容设计并实现的无刷直流电动机保护电路,简单可靠,效果良好，可以为交流调速系统、直线电机控制、开关磁阻、电机控制、USP等的研究提供参考。

参 考 文 献

［1］ 蔡可健.低能耗电机保护电路设计［J］.电机与控制应用,2006(8):15-17.

［2］ 张全红.无刷直流电动机保护电路的研究［J］.电机电器技术,2004(6):65-67.

［3］ 桂文斌.基于DSP的电机双闭环控制系统［J］.工业控制计算机,2010(1):38-40.

［4］ .基于DSP的开关磁阻电机速度控制系统［J］.电机技术,2009(4):70-73.

［5］ ［日］远坂俊昭.测量电子电路设计:滤波器篇 [M ].北京:科学出版社,2006.

［6］ 邵瑜,李声晋,芦刚.一种无刷直流电动机的驱动及保护电路设计［J］.机电一体化,2008(2):5-7.

［7］ 童诗白,华成英.模拟电子技术基础［M］.北京:高等教育出版社,2009.

［8］ DENTON J D. Operational amplifiers and linear integrated circuits [M ]. [S. l. ]: McGraw-Hill, 1989.

［9］ 梁海浪.dsPIC数字信号控制器C程序开发及应用［M］.北京:北京航空航天大学出版社,2006.

［10］ 邱关源.电路［M］.北京:高等教育出版社,2005.

直流电路范文第4篇

关键词：交流变直流 电路设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：C 文章编号：1672-1578（2017）02-0111-01

电对于我们来说，通常是无色无味并且无法看见和听见的，只有通过专门的仪器才能探测到它的存在。在现代的工业、农业的生产中及人类的日常生活中，交流电被大量的使用着，这是由于在生产、输送及使用等方面交流电具有特别的优势和重大的经济价值。而直流电则被广泛的应用在电解，电镀，各种电子仪器，以及电子产品等方面。那么交流电是如何变成直流电的呢？利用交流变直流怎样设计出相应的电子产品呢？下面我将进行分析和探讨。

1 设计思路

一般而言，交流电（AC）主要指的是方向和大小会随着时间而作出周期性改变的电流。而直流电（DC）则指的是方向和大小均不会随时间发生变化的电流。

通常来说，交流电变直流电主要经过整流、滤波、稳压三个步骤。实现交流电的整流，一般情况下的整流装置均是通过晶体二极管的性能――单向导电来进行整流。而且在任何情况下，该电路设计中的整流器都只能一个方向导电。整流通常有桥式整流、全波整流、半波整流等几种形式。

另外，整流电路在电路设计中的作用主要是通过利用单向整流原件，使具有正负交替变化的正弦交流电压整流成单方向的脉动电压。然而，这种单向的脉动电压往往包含着的脉动成分很大，与理想的直流电压距离很远。本文中我们采用桥式整流电路来实现我们的设计需要。

2 设计案例：实现220V交流电变5V直流电的电源电路设计

2.1 电路实现功能

该电路输入的是家用220V的交流电，经过全桥整流的方式，稳压后输出5V直流电。

2.2 特点

输出电压比较稳定，具有方便与实用的特点，最大的输出电流是1A，可以带动一定的负载。

2.3 电路工作的原理

当变压器的输入端经过一个保险连接到电源插头后，若变压器或是后面的电路有短路的情况发生，保险内的金属丝会因大电流带来的高温产生溶化后断开。 变压器的后面有4个二极管共同组成为一个桥式的整流电路，整流后得到一个电压波动较大的直流电源，因此，在这里接了一个数值330uF/25V的电解电容。在变压器的输出端有9V的电压，它经过桥式整流和电容滤波后，在电容C1的两端大约会产生比11V多一些的电压，如果从该电容的两端接一个负载，当负载发生变化或是交流电源发生少许的波动都将导致C1两端的电压产生程度较大的变化，所以想要得到一个稳定性较高的电压，在这里可以接一个三端的稳压器元件。所谓的三端稳压器指的是一种集成电路元件，内部是由一些电阻和三极管构成，在对电路进行分析时可简单将它认作是一个能自动进行调节的电阻元件，当负载电流变大时在三端稳压器内的电阻会自动的变小，而当负载电流变小时其电阻又会自动的变大，这样就可以做到保持稳压器内输出的电压基本保持不变。

由于要输出5V的电压，因此，可选择使用7805，其之前的字母一般会因生产厂家的不同而出现不同的情况。本文中采用的是LM7805，它的最大输出电流是1A，内部存在有限流式短路进行保护，在短时间之内，如几秒钟，输出端对地（2脚）的短路是不会使7805烧坏的，如果时间较长的话，就不一定了，这跟散热条件相关。在三端稳压器后面我们会接一个105的电容，该电容起到滤波和阻尼的作用。最后在C2的两端再接一输出电源的插针，用于与其它用电器连接，如MP3等。尽管7805的最大电流是1A，但实际在使用之时一般不会超过500mA，否则的话会产生较大的温度，而烧坏整个电路。一般在负载电有200mA之上时会加入散热片。对于5v的直流电源在现实中需求的情况比较多，在单片机和一些电路中也应用的较多，因此，为了更方便快捷的由220v 的交流电得到这样的电源，故而设计了这样的一个电路。

按照本文电路设计，进行仿真模拟和测试。发现加上220v交流电源后，发光二极管会亮，显示电路工作状态正常。然后采用万用表对输出电路进行开路检测，显示输出Vo=5.02v，接着接上10k左右的负载，显示Vo=4.85v。至此，实验结束，电路设计方案成功。

3 结语

通过对本文的学习，希望高中生能积极的参与到物理课的科学实践中来，树立起创新意识和实践意识。能将平时的课程结合有关的生活实际，进行有效的开发和运用，培养学生成为一个不仅理论过关，而且动手能力突出的高能人才。

参考文献：

[1] 王日昌.交流电变直流电演示模型设计[J].硅谷，2012，05：56+9.

直流电路范文第5篇

关键词：复杂直流电路；计算方法；对口升学

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.196

首先我们要了解什么是复杂直流电路。复杂直流电路并不是指电路元件很多，线路很复杂，而是指不能用串、并联分析方法化简为无分支的单回路的电路，即无法用闭合电路欧姆定律解题的电路，而能够运用这些方法计算的就是简单电路了。复杂直流电路的计算方法有很多，考试大纲中所要求掌握的有四种：支路电流法，叠加定理，戴维南定理，电压源与电流源等效变换。复杂直流电路计算方法其实就是把复杂直流电路转换成简单直流电路来分析的方法，掌握了这些分析方法，就可以运用简单电路的方法进行计算了。所以，要学好复杂直流电路的计算，必须先熟练掌握简单直流电路的计算方法。以下我们逐一介绍各种复杂直流电路计算方法。

1 叠加定理

叠加原理是线性电路的重要基本原理，它说明了线性电路中各个电源对电路的影响是独立的。我们只需要将各个电源单独作用的电路图分别画出来，并明确该电源对待求元件作用的电压或者电流的方向，之后就是运用串、并联电路特点和欧姆定律进行计算了，最后根据方向确定几个单独作用的电压或电流叠加是相加还是相减。需要注意的是，叠加定理只适用于线性电路，只能用来计算电压和电流，而不能计算功率。可以启发学生根据功率公式P=I2R或P=U2/RM行分析。

在实际运用中，学生出现问题的地方主要有以下这些：把电源置零的状态记反了；将各个电源单独作用时电压或者电流的方向标错了；不会计算并联电路的分电流等。可以针对这些问题对学生进行强化练习。

2 基尔霍夫定律

学习基尔霍夫定律首先要了解清楚支路，节点，回路，网孔这四个概念。支路电流法的解题步骤为：（1）任意设好各支路的参考电流方向和网孔的绕行方向；（2）列节点电流方程，方程数为节点数减一；（3）列回路电压方程，方程数为支路数减节点电流方程数；（4）运用消元法解方程组，解得的值为负，则表示之前所设的参考方向与电流的实际方向相反。支路电流法列式很容易，但若支路太多，解方程组时比较繁琐。学生主要出问题的地方就是方程组解不出，其次是在列回路电压方程时电位的升降有时判断不清。近些年湖南省对口升学高考没有出支路电流法的解答题，但在选择填空题中多次出现。

3 戴维南定理

戴维南定理可以说是对口高考考得最多的一种方法，其常规题型可以分成以下三个步骤：（1）断开待求支路或元件，根据开路电压等于电源电动势的原理，将开路电压等效为一个等效电压源，可运用电位或KVL进行计算；（2）将电源置零（同叠加定理），得无源二端网络，求其等效电阻；（3）将有源二端网络等效成一个实际电压源，再把之前断开的待求支路或元件接回去，利用闭合电路欧姆定律计算。三个部分实际上就是三个知识点，电位计算，电阻混联计算和闭合电路欧姆定律，掌握这三点，做戴维南定理的常规题并不难。需要注意的事，有时我们发现，断开待求支路或元件后，剩下的有源二端网络依然是个复杂电路，则需要将其再次运用复杂直流电路计算方法计算。

除了常规计算题，戴维南定理也有很多技巧题，大部分都是利用了闭合电路欧姆定律的特点。如湖南省对口高考2009到2012连续考的负载获得最大功率的问题，此时负载电阻等于二端网络等效电阻；如保持有源二端网络不变，改变外电路状态，解二元一次方程组等，都是把有源二端网络直接看作实际电压源来分析，在选择填空题中多次出现。

学生主要出现的问题的地方就是等效电压源的计算，可通过电位计算的题型进行训练，电位计算也是对口高考的常考题型。

4 电压源与电流源等效变换

对于特定的一些题目，运用电压源与电流源等效变换的方法进行计算非常快捷方便。首先要明确两点：（1）只有实际电压源和实际电流源才能够相互转换；（2）待求元件不参与转换，这也是很多学生容易出错的地方，可以像戴维南定理那样先把待求元件断开，转换到只剩一个电源时再把待求元件接回去。具体方法是：（1）几个实际电源串联时，全部转换成电压源利用串联分压的原理合并；并联时，全部转换成电流源利用并联分流的原理合并；（2）实际电源与电阻或理想电源串、并联时，同样根据串并联特点讲实际电源转换后再与电阻或理想电源合并；（3）特别的，与理想电压源并联的元件和与理想电流源串联的元件可以全部去掉（不含待求元件）。熟练掌握电源等效变换对快速解选择填空题和验证计算题答案非常有帮助。

学生常犯的错误除了前面所说的将待求元件进行转换外，还有电源转换的方向分不清，这可以按电源上电流方向为电动势从低到高的方向来记忆；分不清电阻的串、并联等。

5 其他应用

复杂直流电路的计算方法不止可以用在直流电路，同样适用于交流电路，但要注意在交流电路中必须考虑各物理量的相位角，用相量式进行计算。在磁学里，导体切割磁力线产生感应电动势可以看作是电压源，湖南省对口高考2009，2015年都有相关分析计算题。在过渡过程的题型中，根据状态变化瞬间，电容上的电压不能突变，电感上的电流不能突变，可以把电容看作是理想电压源，电感看作是理想电流源进行分析等。

直流电路范文第6篇

一、直流电路知识的特点

直流电路是电工基础课中非常重要的一部分知识。作为基础知识，它承上启下，上接学生日常生活所见和初中物理电学知识，下启后续电工电子类课程内容的学习，所以十分重要。直流电路中的一些相关知识，学生在小学科学、初中物理中就已粗浅地了解和学习过。由于这部分内容涉及较多的实物图和电路图，两者之间还要经常进行转化，因此，学生要具备一定的形象思维能力和分析判断的能力。尤其是“电阻的连接”这部分知识，既是重点，又是难点，学习时不仅需要形象思维和分析判断，还需要学生通过一定的动手实践，才能够很好掌握。

二、技校生的学习特点

绝大多数技校生基础知识都比较薄弱，初中数理化大多学得不好，对理科丧失了学习兴趣。此外，技校生普遍存在学习习惯和学习效率不佳的问题。他们往往不能以积极主动的态度对待学习，对于枯燥的理论知识，他们常常难以理解和接受，甚至排斥和拒绝。对于自己不懂的知识，常常胆怯向教师请教，或积极地与他人探讨商量。但是，许多人好奇心比较强，动手能力比较强。对于新学的知识，他们往往更喜欢亲自动手实践加以验证，对于动手实践过的知识，他们往往能较好地理解和掌握。

三、怎样才能学好直流电路知识

根据直流电路知识的特点，再结合技校生的学习特点，要想学好这部分知识，我认为技校生可以从以下几个方面入手：

1.运用互联网和多媒体。

当今时代是互联网的时代，互联网渗透到了生产生活的各个方面，学习方面也不例外。互联网中海量的信息、生动形象的多媒体课件、可以人性化交互的学习软件，不仅为学生创造了有利的学习条件，而且极大地调动了学生学习的积极性。目前，电工电子类的课件和多媒体资源在互联网上非常丰富。不少学校还专门购置了相关电子教材，建立了配套的仿真实训室和多媒体教室。用这些生动形象、交互性强、链接丰富的多媒体资源，可以有力地促进学生的自主性学习和开拓性学习。在学习直流电路电阻的连接时，运用相关多媒体课件，不仅可以实现实物图与电路图的相互转化，学生还可以像做拼图游戏一样，选择自己需要的电子元器件，不计次数、不计损耗、按照自己的理解“随心所欲”地进行练习和连接，并能通过课件中的“运行”功能，及时加以检验连接是否合理正确。这样就会大大提高学生学习的主动性、趣味性和掌握知识的效率。

2.联系实际运用，“不忘初心”。

“知识来源于生活、回归于生活”，理论知识只有和实际联系起来，才能焕发出生机和活力。因此，学生要想学习好直流电路知识，必须注意观察生活、思考生活，只有“学以致用”才能真正理解和掌握。生活中有不少直流电路，简单的如手电筒电路，复杂一点的如直流电机电路。在日常的生活中，学生如果能够注意观察、注意思考，比如，在设备出现故障和问题时，能够去揣摩、去分析、去理解，不忘“学以致用”的初心，去看说明书、去请教师长、去和同伴商量、去上网查找，相信就一定能够查找出故障和问题的症结所在，并完成修理。相信这样一番经历一定会使所学的知识得到透彻地理解和巩固，并在这个过程中使知识活化，体会到学习知识的意义。

3.查找故障，检修电路。

俗话说：“吃一堑长一智。”通过查找问题电路中的故障，并进行检修，相当于创设了真实的问题情境，学生可以更加高效地反思知识，理解知识，并重新建构头脑中的知识，最终更加牢固地掌握知识。问题电路可以是课堂上教师预设的题目，也可以是学生在小组实践或个人实训过程中出现或遇到的问题。尤其在查找和检修实物电路的过程中，学生需要动脑动手，不仅需要牢固掌握相关的电路知识和分析问题的方法，而且需要掌握电压表、电流表等电表器械的使用方法。通过这样一次认真仔细的查找检修，也可能所用时间不长，但所起的教育作用和教学效果则很可能是长时间的讲授或千言万语的“灌输”所不能达到的。

4.交流协作，融入团队。

当今社会，许多任务已不能再靠一己之力，就能圆满完成。学会与人交流、团队协作已经成了现代人必备的一种基本能力和素质。交流协作是否融洽，是否顺畅，直接关系到了任务能否保质保量地圆满完成。因此，提高做人的素质，提高与人交流协作、团结合作的能力，甚至成了比技术能力还要重要的能力。技校生毕业后直接面临的就是社会就业，不可能到了社会中，到了工作岗位上再练习交流协作，那就迟了，如果那样，就会使自己就业的竞争力大打折扣。因此，在平时的学习，尤其是分组训练时，一定不要无所事事，认为是其他同学的事情，而应该积极地找到自己的岗位和位置，主动地参与交流协作，并在操作过程中给出想法和意见。只有与人沟通、与人分享，才能发现自己的不足，学到别人的长处和优点，只有这样才能融入团队，甚至建立自己的团队，并通过团队的力量应用自己所学的知识。

参考文献：

[1]孙年亮.如何学好电工基础课程.考试周刊，2016-02-17.

直流电路范文第7篇

【关键词】 电路计算 问题 分析 探讨 运用 能力

电路计算是职业学校电工专业的学生应具备的一种能力。熟练运用已学的电工学基础知识，分析和解决复杂直流电路中常见的问题，对于从事电工专业的在校学生是一项最基本的要求。在多年的教学实践中，经常遇到学生在电路分析与计算中出现一些不可避免的问题。本文就该方面的问题进行分析和探讨，目的在于帮助学生正确理解有关概念和定律，学会使用计算公式，掌握电路计算方法，提高在实际运用中解决问题的能力。

一、 正确理解和运用基尔霍夫二定律是解决复杂电路计算的基础

基尔霍夫定律阐明了电路中各部分电流和各部分电压之间的相互关系，是分析计算复杂电路的基础。学生在学习这两个定律时必须正确理解和把握它的含义和适用范围。基尔霍夫电流定律的正确表述是：在电路中任一瞬时，流入任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和【1】。其表达式为∑Ii=∑Io或∑I=0。一般规定流入该节点的电流为正，流出为负。需要提醒的是：该定律既适用于节点电流，也适应用于电路中任意假定的封闭面。

分析：此题是基尔霍夫电流定律的应用，

解题前应首先从节点或闭合曲面相关的支路电流中只有一个未知量的节点或闭合曲面考虑。故解题时应想到取包含节点bcd的闭合曲面，将其看成一个节点。

解题： 列对该闭合曲面的电流方程

I2+4-16-（-10）=0

故I2=2A

列对节点a的电流方程

5-I1–I2=0

故I1=5-2=3A

讨论：此题中，若分别取各个节点为对象，则每个节点都有两个或两个以上的未知量，故运用基尔霍夫电流方程是不能解题的。

基尔霍夫电压定律是用来说明回路中各段电压之间相互关系的定律。基尔霍夫电压定律的正确表述是：任一瞬时，在电路中沿任一闭合回路各段电压的代数和恒等于零。其表达式为∑U=0【2】。（1）运用电压方程解题的步骤是：（1）、选定电压参考方向；（2）、确定回路绕行方向；（3）、列写电压方程解题。列写电压方程时应注意电压的正负值，若电压参考方向与绕行方向一致，电压为正，反之为负。

例2 如图2所示，回路abcdea表示复杂电路若干个回路中的一个回路（其他部分未画出）,若各个支路中均有电流（方向见图2）,当沿abcdea绕行时，电位有升有降，但无论如何变化，从a点出发绕回路一周回到a点时，a点的电位不变。

由回路的电压方程Uac+Uce+Uea=0。

即R1I1+E1–R2I2-E2+R3I3=0。

将上式移项后得R1I1–R2I2+R3I3=-E1+E2。

上式表明：在任一瞬时，一个闭合回路中，各段电阻上电压降的代数和等于各电源电动势的代数和。其表达式为∑RI=∑E。【3】（2）这是基尔霍夫电压定律的另一种表达式。在这两种形式的方程中，电压与电动势均指的是代数和，因此须考虑正、负号。必须指出的是：在运用∑U=0计算时，电压、电动势均集中在等式一边，各段电压的正、负号规定是按各点电位的计算方法确定（电源电压的正负极是直接给出的，作为电压来处理，电阻上电压的正负极是由电路中电流的方向来确定）的；若运用∑RI=∑E时，电压的正负号规定仍和前面相同，而电动势的正负号规定则应相反，即当绕行方向与电动势的方向一致时，该电动势为正，反之为负。

例如，在图2中，若I1=2A、I2=3A、R1=R2=R3=4Ω、E1=4V、E2=8V。求Uea及I3。

此题中，若利用方程∑U=0，(1)则有Uac+Uce+ Uea=0。

R1I1+E1+(-R2I2–E2)+Uea=0

Uea=R2I2+E2–(R1I1+E1)=4×3+8–(4×2+4)=8V

Uea=R3I3 I3=8∕4=2A

若利用方程∑RI=∑E，(2)则有R1I1–R2I2+R3I3= -E1+E2.即4×2-4×3+4I3=-4＋8 I3=2A

Uea=R3I3=4×2=8V

讨论：初学者容易犯的错误是常将E1取正值，E2取负值，结果将造成I3=0的错误结论。

二、 列写独立电路方程是运用支路电流法计算电路中电流和电压的关键

支路电流法是求解复杂直流电路的最基本的分析方法，它是以支路电流为求解对象，应用基尔霍夫二定律分别对节点和回路列出所需要的方程组，然后将方程联立求解最终得出各支路未知电流的。因此在利用支路电流法求解中，最关键的步骤是必须正确列出题中所需的数个独立的方程，这也是初学者最容易出现的问题。在解题中所需的方程数量可以简单的概括为：支路数量(b)等于方程总数量，电流方程数量等于节点数量(n)减1，不足方程数量回路电压方程补齐。其次是求解电路应遵循的步骤：（1）、先假设各支路电流参考方向和回路绕行方向；（2）、根据第一定律列出节点的电流方程式；（3）、根据第二定律列出回路的电压方程式；（4）、联立方程组求解各未知量。

例3 如图3所示，两台发电机并联运行，共同向负载R3供电。已知：E1=120V、E2=107V、R1=1Ω、R2=0.6Ω、R3=22Ω，求各支路的电流及发电机两端的电压。

分析：该题中电路有3条支路（b=3），

需列3个方程；2个节点（n=2），可列1个节点电流方程，缺少3-（2-1）=2个方程，用回路电压方程补齐。

解题：（1）、选各支路电流参考方向，回路

绕行方向如图3中网孔m1、m2所示；

（2）、列节点电流方程，选节点a：I1+I2-I=0；

直流电路范文第8篇

关键词：电路 延续教学 Multisim

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0225-02

电路是高校电子与电气信息类的重要专业基础课。课程主要分析电路中的电磁现象，研究电路的基本规律和电路的分析方法。为学生学习后续的电子与电气信息类后续课程准备必要的电路知识，在整个课程体系中具有承前启后的重要作用。而随着课程教学改革的发展，在技术基础课程中也越来越强调对学生实验研究能力、动手操作能力、实践创新能力的培养。电路课程作为一门重要的技术基础课，在课程延续教学部分也应加强开展综合性复杂实验的教学。为此我们尝试将“多路直流电源设计”的综合性实验引入了电路课程延续教学中。

延续教学作为课程正常教学的有益补充，采用什么样的教学形式开展是教师们在设计教学方案时深深思考的问题。除了常规的通过习题课、答疑讲解加深对理论知识的理解，开展各种形式的实验教学也是十分有必要的。实验教学除了课内的基础实验、验证性实验，课后的延续教学部分进行一些电子设计制作，对锻炼学生的动手能力，提高学生的学习热情和积极性都是十分有好处的。

直流电源在原来的教学安排中我们是在模拟电子技术基础课程中介绍的。但实际上，学生对二极管的单向导电性在高中阶段就有所接触。在电路课程中学习过电容、电感特性，变压器原理后，向学生介绍直流电源的组成原理学生也比较容易接受。这时候在课后延续中引入多路直流电源设计的综合性实验，与实际联系紧密，在理论学习之后，将电路具体实现出来，学生兴趣比较大。电路课程与后续的模拟电子技术基础课程都属于电子电路，本就有着千丝万缕的联系。在电路课程中就开始学习Multisim软件仿真，对后续模电的学习也是十分有帮助的[1]。

1 原理介绍

在实验进行之前，教师需要对实验的理论基础即直流电压源的工作原理加以介绍。直流电压源通常由交流变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成，如图1所示。其中交流变压器负责降压，把220 V的交流电网电压降低到合适的交流电压值；整流电路的作用是将方向变化的交流电压变成方向单一的脉动直流电压；滤波电路则将脉动的直流电压转变为较为平滑的直流电压；最后的稳压电路负责清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压的稳定。教师可以重点讲解整流电路[2]。而整流电路的关键在于方向的变化，因此很容易引导学生想到利用二极管的单向导电性来实现整流。接下来主要介绍单相桥式整流电路的结构，讲解桥式整流电路4个二极管构成桥臂，两两交替导通的工作原理。滤波电路部分简单地使用电容元件进行滤波即可。稳压电路则采用三端集成稳压元件W7800和W7900系列来实现。

2 仿真

在学习完实验理论知识部分之后，学生还需要进一步熟悉实验使用的各种元器件，熟悉电路的工作原理和组成。电子分析的仿真软件在这里能够给我们带来极大的帮助。Multisim电路仿真软件是美国国家仪器（NI）有限公司推出的电路仿真软件，具有界面友好，元器件和测量仪器丰富，分析工具强大等优点，是进行电子设计分析的好帮手。学生通过在电脑上采用虚拟的电子元件连接电路，可以掌握常用电子元器件的功能作用、基本参数和测量方法。而且在软件中可以随时根据仿真结果调整电路参数，避免了实验失败带来元器件烧毁的风险。仿真软件提供了丰富的分析仪器，弥补了实验室可能缺少某些不常用仪器的不足。通过软件仿真，学生可以完成从电路设计、元件选取、测试优化、参数调整的一系列过程，锻炼了学生的动手能力和分析能力，也为实际电路的实现打下了良好的基础。多路直流电源的Multisim仿真电路如图2所示。

3 电路实现

学生在认真研究了电路原理并进行电路仿真之后，对每一个电路元件的作用、电路的组成结构都比较熟悉了，这时我们就可以进入实验室进行实物操作了。教师可以先向学生介绍一下面包板和各种电路元器件的使用注意事项。学生通过原理学习和电路仿真，对电路元件已经有了一个感性认识，通过实物操作，更增强了对电路的理性认识。电路逐级连接，逐级测试。遇到问题分析解决。哪一级电路不能出现仿真预计的结果，问题在哪里，需要通过学生自己动手分析解决，锻炼了学生分析问题解决问题的能力。而且由学生自己解决的问题，学生印象更为深刻。在解决各种繁琐问题的过程中，也培养了学生细致耐心的实验习惯。各种常用测量仪器，万用表、双踪示波器的使用，对学生后续电子课程会十分有帮助。原理学习、电路仿真、实物操作整个过程的完成，对培养学生的综合素质和创新意识、工程意识都会大有裨益。学生能够独立完成一个常用电路的制作，也是非常有成就满足感的，促进了学生对电路学习的兴趣。由学生自己连接的多路直流电源电路实物照片如图3所示。

4 结语

直流电源是模拟电子技术课程中很重要的一个知识点。我们在电路课程中开展多路直流电源设计的综合性实验，在电路课中就让学生对直流电源的基本原理和概念有所了解。而Multisim仿真的使用学习，早早接触电路仿真，对于学生后续课程模拟电子技术和数字电子技术课程的学习都很有好处。通过多路直流电源的综合性实验的原理学习、软件仿真、电路实现这样一个完整的过程，学生能够自己完成一个实用电路的制作，极大地激发了学生学习的热情和积极性，同时加深了学生对理论知识的理解，锻炼了学生的动手能力和操作能力，对理论教学也会起到良好的促进作用。

⒖嘉南

[1] 付扬.依托课后延续教学平台提升学生实践能力[J].实验技术与管理，2014（31）：262-264.

直流电路范文第9篇

直流电路分析中的一种重要题型称为“电路动态变化分析”。此类题目通常采取的办法是从电阻的变化入手，即：若一部分电阻变大，则总电阻变大，进而分析电阻的总电流变小、内电压变小，路端电压变大，再对外电路中各部分的电压电流进行分析。具体步骤为：①由部分外电阻的变化确定电路总的外电阻的变化。②根据闭合电路的欧姆定律确定电路的总电流的变化。③确定电源内电压的变化。④确定电源的外电压的变化。⑤由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端电压的变化。⑥由部分电路和整体的串并联规律确定支路两端电压如何变化及通过各支路电流的变化。这种分析方法通常称为“程序法”，该方法规范、全面，但对部分学生来讲，过于复杂，不能将电路分析到底，并且解题消耗的时间过长。若能合理结合“分压关系”，不但节省解题时间，更能提高解题的正确率。

一、应用“分压关系”的知识准备

电路中，分压关系的应用首先是针对串联电路，对某一部分电阻R，若阻值R变大，根据闭合电路欧姆定律，该电阻上的电压UR=■.R=■ ，因为R其它不变，则可判断该部分的电压变大。这要求首先认清电路的整体结构：任何电路都可以看成是内外电路的串联，即最大的分压关系内外电阻的分压。内电阻固定不变，若外电阻变大，则路端电压变大。外电路中的具体关系亦是如此，部分外电阻增大，该外电阻的电压也增大。其余部分，可再根据电压、电流关系依次推断。

二、应用“分压关系”解析常见题型

题型1：巧解“串联”电路

如图所示，当滑动变阻器的滑片P向a端移动时，分析电流表和电压表的示数如何变化？

解析一：“程序法”

P向a端移动，R3变小，总电阻变小，总电流I变大，内电压Ir变大，路端电压U=E-Ir，U变小，电压表示数变小；R1上的电压U1=IR1，U1变大，并联部分电压U并=U- U1，U并变小，R2上的电流I2=■，I2变小，R3上的电流I3=I-I2，I3变大，电流表示数变大。

解析二：结合“分压法”

步骤1：观察电路结构

该电路是由内电阻r、定值电阻R1及虚线框内部分组成的串联电路。

步骤2：P向a端移动，R3变小，外电阻变小，路端电压U变小，电压表示数变小；R3变小，并联部分（虚线框内）电阻变小，该部分电压U并变小，R2上的电流I2变小，而总电流变大，所以R3上的电流I3=I- I2，I3变大，电流表示数变大。

再如右图所示，R1、R2、R3、R4均为定值电阻，R5为滑动变阻器，分析R5的滑片向a移动的过程，电压表、电流表的示数变化。

解析：“分压法”

步骤1：观察电路结构

该电路是由内电阻r、定值电阻R1、R2及虚线框内部分组成的串联电路。

步骤2：滑片向a移动，R5变小，外电阻变小，路端电压变小，电压表示数变小；并联部分（虚线框内）电阻变小，该部分电压变小，电流表支路电阻不变，电流表示数变小。

题型2：巧解并联电路

如图所示，开关S闭合，小灯泡A、B均

发光。将滑动变阻器的滑片向上移动，判断

小灯泡A、B的亮度变化。（小灯泡A、B均安全工作）

解析：“分压法”

步骤1：观察电路结构

该电路是由外电路和内电路组成的串联电路。

步骤2：滑片向上移动，外电阻变小，路端电压变小，A灯变暗；滑片向上移动，虚线框内电阻变小，虚线框内电压变小，B灯电压变小，B灯变暗。

再如右图电路中，电源电压不变。当滑片P向右移动时，电流表A1、A2和电压表V的读数将如何变化？

步骤1：观察电路结构

该电路是由外电路和内电路组成的

串联电路。

步骤2：滑片向右移动，外电阻变大，路端电压变大，电压表示数变大；路端电压变大，R1支路电阻不变，电流表A1示数变大；外电阻变大，总电阻变大，总电流变小，电流表A2示数变小。

通过对以上各例的对比分析，可以看出，“分压关系”的应用，使电路“动态变化”的分析过程步骤更加简化、节奏更加清晰。但应用过程必须充分理解个体电阻与整体电阻的关系、电阻变化与电压变化的关系，此法可谓“简约而不简单”。能合理应用“分压关系”，解此类题目可事半功倍，值得为学生推介。

三、应用“分压关系”认识分压式电路

在电路设计中，将滑动变阻器连接为分压器的电路称之为分压式电路。以“描绘小灯泡的伏安特性曲线”为例，电路设计形式为图1所示。因待测部分与滑动变阻器并联，导致学生产生两个疑惑：1.为什么命名为分压式电路而不是分流式电路？2.其分压过程是如何实现的？此类电路形成了学生学习的难点。

现将电路改造如图2所示。外电路为虚线框内部分和滑动变阻器右段所组成的串联电路，即虚线框内部分和滑动变阻器右段构成了分压关系。滑片位于最左端时，虚线框内部分电阻为零，因此电压为零；滑片向右移动过程，虚线框内部分电阻逐渐变大，滑动变阻器右段电阻逐渐变小，导致待测部分分得的电压逐渐变大；当滑片滑至最右端时，待测部分电压达到最大。

直流电路范文第10篇

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．

[4]陈其纯．电子线路[M]．北京：高等教育出版社，2003．