毕业设计（论文）-滤波器设计技术原理研究与仿真.doc

河南X X X X学院 Henan CaCaCaca Institute 毕业设计(论文） 题目：滤波器设计技术原理研究与仿真 学 院 学院 专 业 工程 年 级 级 班 级 班 姓 名 学 号 指导教师 2012 年 12 月 滤波器的研究与基于桥式整流滤波的滤波器设计摘 要 滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。在电力行业，谐波对电力系统的危害是很大的，所以它被广泛的运用到电力行业中；随着大功率电子器件的出现，谐波干扰已经是工业生产和科研事业发展的巨大的障碍，应运而生的滤波器产品也就派上用场，滤波器的发展前景是不可小视的，可以说凡有电子产品的地方必有滤波器产品。另外滤波器可以有效地抑制带外噪声，均衡所使用频带的幅度、相位特性，因此，它被广泛地应用于通信、数据采集、控制等各类电子系统中。 Summary Filter is to reduce or eliminate the effect of harmonic on electric power system electrical components. In power industry, harmonic on power system of against is is large of, so it is broad of using to power industry in the; as power electronic devices of appears, harmonic interference has is industrial production and research cause development of great of obstacles, came into being of filter manager products also on sent Shang used, filter of development prospects is not small of, can said where has electronic products of local will has filter manager products. Filters can effectively suppress outside noise, balanced frequency bands used by amplitude and phase characteristics and, therefore, it is widely used in communication, data acquisition, control and other electronic systems.目录第一章 前言.3 1.1引言（课题的意义）.3 1.2 本课题主要的研究工作.3 1.3论文的章节安排.4 1.4本章小结.5第二章 滤波器的研究.6 2.1滤波器叙述与研究.62.11滤波器的概述.62.12滤波器的作用.62.13滤波器的设计原理.72.14滤波器的其它资料.8 2.2常见种类滤波器的论述.14 2.3本章小结.21第三章 总体方案论证.22 3.1设计的功能与方案.22 3.2选择方案与论证.22 3.3本章小结.22第四章 设计系统并做出原理图仿真.23 4.1设计基本原理.23 4.2进行Proteus仿真.24 4.3本章小结.25第五章 硬件的设计与实物.26 5.1设计硬件概述.26 5.2制作出实物并检测.26 5.3本章小结.28第六章 结束语.29参考文献.30 第一章 前言1.1引言（课题的意义） 滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。在电力行业，谐波对电力系统的危害是很大的，所以它被广泛的运用到电力行业中；随着大功率电子器件的出现，谐波干扰已经是工业生产和科研事业发展的巨大的障碍，应运而生的滤波器产品也就派上用场，滤波器的发展前景是不可小视的，可以说凡有电子产品的地方必有滤波器产品。另外滤波器可以有效地抑制带外噪声，均衡所使用频带的幅度、相位特性，因此，它被广泛地应用于通信、数据采集、控制等各类电子系统中。滤波器种类很多，在生活中的应用也极其广泛，所以滤波器的把研究作为毕业设计是很有意义的。1.2本课题主要的研究工作 本论文主要研究滤波器原理，并仿真和试制作实物。当Proteus仿真之后试做出基于桥式整流滤波电路做出实物滤波器。实物可接入4V左右的交流信号进行滤波，也可在其特预留的耐压接口输入30V左右的交流信号进行工作。其理论输出电压在2.5V左右。1.3论文的章节安排：第1章 ：概述了滤波器的研究意义与它的背景，还有在各领域的应用。第2章 ：对滤波器进行详细的分类认识，并对其工作原理、设计原理等进行研究。第3章 ：主要对设计的功能和课题器件的悬着的论证方案进行介绍。第4章 ：对设计原理的介绍和Proteus软件的应用。第5章 ：主要介绍了做出设计的实物的制作。第6章 ：结束语是对本次研究与实验的总结，提出了本次实验的不足之处以及改进的方法，好让以后不断完善，不断进步。1.4本章小结 本章是论文的前言部分，主要讲了滤波器的研究意义，还有其在各领域的应用，还有对设计、和论文整体框架的简述。 第二章 滤波器的研究2.1滤波器叙述与研究 2.11滤波器的概述 滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。 滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。主要作用是：让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的反射。 电源滤波器一般有两个端口，一个输入信号、一个输出信号。 利用这个特性可以选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波，而得到一个特定频率的正弦波。 2.12滤波器的作用滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号。随着数字式计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，有时，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。 滤波，本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。 2.13滤波器的设计原理 滤波器的设计原理由电感器和电容器构成的网路，可使混合的交直流电流分开。电源整流器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波，而获得比较纯净的直流输出。 最基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为L型滤波。所有各型的滤波器，都是集合L型单节滤波器而成。基本单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成，串联臂为电感器，并联臂为电容器。在电源及声频电路中之滤波器，最通用者为L型及型两种。就L型单节滤波器而言，其电感抗XL与电容抗XC，对任一频率为一常数，其关系为 XLXC=K2 故L型滤波器又称为K常数滤波器。倘若一滤波器的构成部分，较K常数型具有较尖锐的截止频率（即对频率范围选择性强），而同时对此截止频率以外的其他频率只有较小的衰减率者，称为m常数滤波器。所谓截止频率，亦即与滤波器有尖锐谐振的频率。通带与带阻滤波器都是m常数滤波器，m为截止频率与被衰减的其他频率之衰减比的函数。每一m常数滤波器的阻抗与K常数滤波器之间的关系，均由m常数决定，此常数介于01之间。当m接近零值时，截止频率的尖锐度增高，但对于截止频的倍频之衰减率将随着而减小。最合于实用的m值为0.6。至于那一频率需被截止，可调节共振臂以决定之。m常数滤波器对截止频率的衰减度，决定于共振臂的有效Q值之大小。若达K常数及m常数滤波器组成级联电路，可获得尖锐的滤波作用及良好的频率衰减。 2.14滤波器的其它资料 一、滤波器类型：巴特沃斯响应（最平坦响应）： 巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度。该响应非常平坦，非常接近DC信号，然后慢慢衰减至截止频率点为-3dB，最终逼近-20ndB/decade的衰减率，其中n为滤波器的阶数。巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用，其对于维护增益的平坦性来说非常重要。贝塞尔响应： 除了会改变依赖于频率的输入信号的幅度外，滤波器还会为其引入了一个延迟。延迟使得基于频率的相移产生非正弦信号失真。就像巴特沃斯响应利用通带最大化了幅度的平坦度一样，贝塞尔响应最小化了通带的相位非线性。切贝雪夫响应： 在一些应用当中，最为重要的因素是滤波器截断不必要信号的速度。如果你可以接受通带具有一些纹波，就可以得到比巴特沃斯滤波器更快速的衰减。 二、滤波器的阶数： 滤波器的阶数是指在滤波器的传递函数中有几个极点.阶数同时也决定了转折区的下降速度，一般每增加一阶(一个极点)，就会增加一20dBDec(一20dB每十倍频程)。 三、滤波器设计: 滤波器特性可以用其频率响应来描述，按其特性的不同，可以分为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器和带阻滤波器等。 用来说明滤波器性能的技术指标主要有： 中心频率f0，即工作频带的中心带宽BW通带衰减，即通带内的最大衰减阻带衰减对于实际滤波器而言，考虑到实际的组成元件的品。质因数的取值因为受限于材料与工艺的水平所以是一有限值，所以所有工程上的实用滤波器都是有损滤波器，因此对于这些滤波器还应考虑通带内的最小插入衰减。现代滤波器设计，多是采用滤波器变换的方法加以实现。主要是通过对低通原型滤波器进行频率变换与阻抗变换，来得到新的目标滤波器。 四、滤波器常用参数定义：截止频率Fc，是指滤波器响应曲线在通带内下降到误差带以外的频率点（在巴特沃斯滤波器中被称作3dB点）。阻带频率Fs，是指滤波器响应曲线在阻带内达到最小衰减的频率点。通带纹波Amax，是指同带内响应的起伏。最小阻带衰减Amin，是指阻带内最小信号衰减。 五、滤波器选取: 几种低通原型滤波器是现代网络综合法设计滤波器的基础，各种低通、高通、带通、带阻滤波器大都是根据此特性推导出来的。正因如此，才使得滤波器的设计得以简化，精度得以提高。理想的低通滤波器应该能使所有低于截止频率的信号无损通过，而所有高于截止频率的信号都应该被无限的衰减，从而在幅频特性曲线上呈现矩形，故而也称为矩形滤波器（brick-wallfilter）。遗憾的是，如此理想的特性是无法实现的，所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。根据所选的逼近函数的不同，可以得到不同的响应。虽然逼近函数多种多样，但是考虑到实际电路的使用需求，我们通常会选用“巴特沃斯响应”或“切比雪夫响应”。“巴特沃斯响应”带通滤波器具有平坦的响应特性，而“切比雪夫响应”带通滤波器却具有更陡的衰减特性。所以具体选用何种特性，需要根据电路或系统的具体要求而定。但是，“切比雪夫响应”滤波器对于元件的变化最不敏感，而且兼具良好的选择性与很好的驻波特性（位于通带的中部），所以在一般的应用中，推荐使用“切比雪夫响应”滤波器。 六、滤波器的分类1、按所处理的信号： 按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。2、按所通过信号的频段： 按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。 低通和高通滤波器传递函数和实验模拟电路。 带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。3、按所采用的元器件 按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。 3.1、无源滤波器： 仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。 3.2、有源滤波器：由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。 七、各种常见滤波器的原理图 桥式整流滤波电路2.2常见种类滤波器的论述 一、电源滤波器电源滤波器是一种无源双向网络，是一种对电源中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电气设备，它的一端是连接电源，另一端是连接负载。简介：电源滤波器就是对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电器设备。电源滤波器的功能就是通过在电源线中接入电源滤波器，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。 利用电源滤波器的这个特性，可以将通过电源滤波器后的一个方波群或复合噪波，变成一个特定频率的正弦波。工作原理：电源滤波器是一种无源双向网络，它的一端是电源，另一端是负载。电源滤波器内部电路电源滤波器的原理就是一种阻抗适配网络：电源滤波器输入、输出侧与电源和负载侧的阻抗适配越大，对电磁干扰的衰减就越有效。耐压性能测试：为确保电源滤波器的性能以及设备和人身安全，必须进行耐压测试。耐压测试是在极端工作条件下的测试。若CX电容器的耐压性能欠佳，在出现峰值浪涌电压时，可能被击穿。它的击穿虽然不危及人身安全，但会使滤波器功能丧失或性能下降。CY电容器除了满足接地漏电流的要求外，还在电气和机械性能方面具有足够的安全余量，避免在极端恶劣的环境条件下出现击穿短路现象。故线一地之间的耐压性能对保护人身安全有重要意义，一旦设备或装置的绝缘保护措施失效，可能导致人员伤亡。电源滤波器目的：电源滤波器的目的是在抑制电磁噪声，噪声的影响可分为以下二种：1.发射（Emissions）：是要将由设备产生，影响电源或其他设备的噪声降到法规（例如FCC part 15）允许值以下，例如由开关电源产生的噪声。2.抗扰（Immunity）: 是要将进入设备的噪声降低到不会使设备出现异常动作的程度，例如用在广播电台发射设备中的仪器。电源滤波器要抑制的噪声可分为以下的二种：1. 共模：在二条（或多条）电源线都相同的噪声，可视为电源线对地的噪声。2. .差模：电源线和电源线之间的噪声。同一个电源滤波器对于共模噪声及差模噪声的抑制能力会有所不同，一般会用频率对应抑制量（以分贝表示）的频谱来说明。电源滤波器结构：电源滤波器一般都设计为只由电阻、电容及电感组成的被动滤波器，没有像晶体管之类的主动元件。右图是一个电源滤波器的例子，电源滤波器的上方接电源，电源端有一个共模电感，也就是电源的二条线依同一个方向绕在铁心上，电源线上若有共模讯号，其在共模电感产生的磁场会相加，因此有较大的阻抗，而差模讯号在共模电感产生的磁场会互相抵消，因此可以流过共模电感。电源流过的电流主要是差模的，但上面也可能会噪声以差模的形式出现，若要抑制差模噪声，需要另外使用差模电感，或是各相有个别的电感器。在电源滤波器上会使用特别的安规解耦电容，分为X电容及Y电容二类： X电容：抑制差模干扰（电源线之间的干扰）。Y电容：抑制共模干扰（各组电源线对地之间的干扰）。由于Y电容提高会使电器的漏电流增加，而电器的漏电流有其规定范围，因此Y电容不能太大，一般都会比X电容要小。X电容和Y电容属于安规电容，即其失效后不会造成电击，也不会影响人身安全。二者都有自我复原作用，会使局部短路的部份恢复原来的绝缘状态。 二、模拟滤波器 模拟滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置。例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置；低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波；高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声；带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器，等等。用于频谱分析装置中的带通滤波器，可根据中心频率与带宽之问的数值关系，分为两种：一种是带宽B不随中心频率人而变化，称为恒带宽带通滤波器，其中心频率处在任何频段上时，带宽都相同；另一种是带宽B与中心频率人的比值是不变的，称为恒带宽比带通滤波器，其中心频率越高，带宽也越宽。 三、数字滤波器 与模拟滤波器相对应，在离散系统中广泛应用数字滤波器。它的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形或频率进行加工处理。或者说，把输入信号变成一定的输出信号，从而达到改变信号频谱的目的。数字滤波器一般可以用两种方法来实现：一种方法是用数字硬件装配成一台专门的设备，这种设备称为数字信号处理机；另一种方法就是直接利用通用计算机，将所需要的运算编成程序让通用计算机来完成，即利用计算机软件来实现。 四、低通滤波器 低通滤波器是容许低于截至频率的信号通过， 但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时，它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss 滤波器、平滑数据的数字算法、音障、图像模糊处理等等，这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数所起的作用； 低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。电子低通滤波器;有许许多多不同频率响应的不同类型滤波器电路。滤波器的频率响应通常用波德图表示。例如，一阶滤波器在频率增加一倍（增加octave）时将信号强度减弱一半（大约-6dB）。一阶滤波器幅度波特图在截止频率之下是一条水平线，在截止频率之上则是一条斜线。在两者边界处还有一个knee curve在两条直线区域之间平缓转换。二阶滤波器对于削减高频信号能起到更高的效果。这种类型的滤波器的波特图类似于一阶滤波器，只是它的滚降速率更快。例如，一个二阶的巴特沃斯滤波器（它是一个没有尖峰的临界衰减RLC电路）频率增加一倍时就将信号强度衰减到最初的四分之一（每倍频-12dB）。其它的二阶滤波器最初的滚降速度可能依赖于它们的Q因数，但是最后的速度都是每倍频 -12dB。三阶和更高阶的滤波器也是类似。总之，最后n阶滤波器的滚降速率是每倍频6ndB。对于任何的巴特沃斯滤波器，如果向右延长水平线并且向左上延伸斜线（函数的渐近线，它们将相交在“截止频率”。一阶滤波器在截止频率的频率响应是水平线下-3dB。不同类型的滤波器巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等都有不同形状的“knee curves”。许多二阶滤波器设计成有“峰值”或者谐振以得到截止频率处的频率响应处在水平线之上。 低和高的含义例如截止频率依赖于滤波器的特性。（术语“低通滤波器”仅仅是指滤波器响应的形状。一个高通滤波器能够设计成比任何低通滤波器截止频率更低的截止频率。不同的频率响应是区分它们的依据。）电子滤波器能够设计成任何所期望的频率范围可以到微波频率（超过 1000 MHz）乃至更高。 五、高通滤波器定义：让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。 去掉信号中不必要的低频成分，去掉低频干扰的滤波器； 在电力系统中，谐波补偿时用高通滤波器滤除某次及其以上的各次谐波。 高通滤波器是指车载功放中能够让中、高频信号通过而不让低频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的低音成分，增强中音和高音成分以驱动扬声器的中音和高音单元。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现，不论哪一种，都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元。 六、带通滤波器 带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。 带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。工作原理：一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减， 有源带通滤波器电路并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。 实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。除了电子学和信号处理领域之外，带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域，很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据，这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。 七、带阻滤波器 带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。其中点阻滤波器是一种特殊的带阻滤波器，它的阻带范围极小，有着很高的Q值（Q Factor）。概念：带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器说明的概念相对。其中点阻滤波器是一种特殊的带阻滤波器，它的阻带范围极小，有着很高的Q值（Q Factor）。将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，再将两个电路的输出电压求和，就可以得到带阻滤波器，如下图所示。其中低通滤波器的截止频率 应小于高通滤波器的截止频率，因此，电路的阻带为( - )。带阻滤波器分为腔体带阻滤波器、LC带阻滤波器和有源带阻滤波电路 实用电路常利用无源低通滤波器和高通滤波器并联构成无源带阻滤波电路，然后接同相比例运算电路，从而得到有源带阻滤波电路。 2.3本章小结本章主要对滤波器和它的各种资料进行了研究和论述，理论与实际相结合，覆盖面比较广泛。 第三章 总体方案论证.3.1设计的功能与方案 本论文主要研究滤波器原理，并仿真和试制作实物。当Proteus仿真之后试做出基于桥式整流滤波电路做出实物滤波器。实物可接入4V左右的交流信号进行滤波，也可在其特预留的耐压接口输入30V左右的交流信号进行工作。其理论输出电压在2.5V左右。3.2选择方案与论证 因为本论文主要意义在于滤波器原理的研究，固没有对实物的复杂程度有特殊要求，基于桥式整流滤波电路已可做出实物设计，基于桥式整流滤波电路的4个电阻、2个电容在原基础上又在输入和输出端各并联一个电阻连出两个端口可做耐高压输入端口。在输出端并联一二极管做指示灯，与输出呈并联分压。实物大致雏形完成。3.3本章小结 本章主要介绍了总体的方案和论证，并最终确定了方案。 第四章 设计系统并做出原理图仿真4.1设计基本原理 基于桥式整流滤波电路已可做出实物设计，便简单的设计了基于桥式整流滤波电路的4个电阻、2个电容在原基础上又在输入和输出端各并联一个电阻连出两个端口可做耐高压输入端口。在输出端并联一二极管做指示灯，与输出呈并联分压。 当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当uCu2，导致D1和D3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，D2和D4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D2和D4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D1和D3变为导通，重复上述过程。RL、C对充放电的影响，电容充电时间常数为rDC，因为二极管的rD很小，所以充电时间常数小，充电速度快；RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大。4.2进行Proteus仿真左面两个预留连接点就是后边实物上的耐高压输入端。而右边那两个预留连接点则可视为输出端。而图中的一位开关为导通状态。在后边实物的制作中可视为导线，可以略去。 用Proteus作好电路图进行仿真的结果如图，输入的为交流正弦波信号，输出了为接近直线的平滑曲线，证明仿真成功，可进入下一步实物的制作。仿真结果： 4.3本章小结 本章主要讲了实物的电路原理和软件的仿真。 第五章 硬件的设计与实物 5.1设计硬件概述实物材料表： 材料名 参数 数量 电阻 10K、4.7K 3个 电解电容 1000F 1个 整流二