分立式电路

课题：分立式功放电路制作

（15W纯甲类功放制作）

一·课程目的

1.了解分立式电路的原理

二．为什么要制作15W纯甲类功放制作

纵观目前市场上的Hi－Fi功放，输出功率在100W以上的以甲乙类放大产品居多，50～100W的功放中甲类放大产品占有相当的比例。从高保真的角度来看，功率储备大些当然是好，但若从节省能源的角度来看，就值得考虑了。由于纯甲类功放的效率很低，所以在您欣赏美妙音乐的同时，约有百分之七八十以上的电能变成热量散发掉了。一台每声道输出功率为50W的纯甲类功放，若以30％计其效率，则静态功耗就有330W之大，说句玩笑话，简直是“守着火炉吃西瓜”。笔者在帮人选购功放时就经常遇到这样的情况：很多人虽然为纯甲类功放的音色所倾倒，但也往往因其“发高烧”的工作状态而忍痛割爱。功耗大也是电子管功放的致命弱点。市场经济是无情的。国内几家有名的生产胆机的厂家，如斯巴克、欧博、大极典也先后推出了自己的晶体管功放，就证明了这一点。

根据我国国情，一般工薪阶层的居室面积多在二十平方米以下，并且通常以客厅或卧室兼作听音室。若音箱的灵敏度在89dB以上，则10～20W的纯甲类功放就可满足一般欣赏要求。如果在歌舞厅里那样的环境中让我们的耳朵长期承受大音量，听力就会逐渐减退。再说，吵得左邻右舍不得安宁,也不合适。所以说，如果生产一些功率在15W左右的音质音色较好的功放，静态功耗在100W以下，肯定会有市场。可惜这类功放是个空白。日本金嗓子有一款A20，每声道纯甲类功放20W，音质有口皆碑，但价钱却令人望而却步。现在，国内生产功放的厂家似乎在攀比，功率越做越大，重量越做越重，但销路却不见得很好。何不制作一些“好吃不贵”的功放来投放市场呢？本着这个思想，我们设计了这台15W纯甲类功放，试图在这方面做一些尝试。

三·本课程设计采用的电路.

本课程设计采用典型的OCL电路，该电路为低频功率放大电路本电路属于电压串联负反馈.

优点:它具有稳定性高、频响范围宽、保真度好等优点.

四·电路原理图. 功放电路

电源部分电路

五·电路原理

功放电路

由于功放的二个声道电路完全对称，因此这里我们只对其中的一路进行说明。VT1、VT 2组成差动放大电路，每管静态电流约为0.5毫安。R3为VT1的集电极负载电阻。VT1与推动集VT4之间直接耦合，输出集由两只型号相同的NPN型大功率晶体管VT5,VT6 组成没有采用互补对称推免电路。输出集VT6对于负载（扬声器）来说是共发送集电路而VT5是射集输出电路，因此是不对称放大。但实验测试表明整个放大电路在取消VT4大环负反馈（讲R 5短路时）的开环失真却很小而且主要是额次斜失真。这个功劳应该归功于推动进电路。推动电路是本机最具特色的电路。他的作用和效果与传统的RC自举电路相比有过之而不及。V T4为集-射分割式倒向电路，分别由集电极和发射极输出一对大小相等方向相反的信号VT4对于输出集VT6来说为射级输出电路。电压放大倍数小于1.从VT4集电极输出的信号通过交流电阻很小的发光二极管VD1，加到输出推动管VT3的基集。VD1的正向导通电压约为1. 9V左右，可以看着一个噪声很小的稳压二极管，它使的发射极电阻R7两端治疗电压UEC基本不变，约比VT1的电压小0.7v对交流信号而言R7是与VT3的发射极电阻相并联的VT3VT 5组成同级性达林顿复合管。因此推免放大的上臂是由一级共射放大电路（VT4）和二级射级输出电路（VT3,VT5）构成，而推免电路的下臂是由一级射放大电路（VT4）和二级共射级输出电路（VT6）构成。可见是不对称的推免放大电路。所以在选择放大管时，这几只管子的电流放大系数不必相对称。这点在工厂大批量生产时很重要可以节约成本。

该样机各管B值如下B1=B2=110,B3=50,B4=90,B5=70,B6=90.也就是说要吧B值较大的管子安排为VT4和VT6。该电路的开环放大倍数为504，比焕发大倍数由R4，R5决定，约为17.7.甲类推免电路的理论最高效率为50%.该样机实测最大不失真输出电压的有效值11V。折合成输出功率为15W。静态功耗为40W。因此最高效率为37.5%.当无效率时输出功率为0

该功放特点。

功率输出管电流放大系数不需比配。

输出电压幅度大

电路简单，调整容易，便于制作

稳压电源

电源电路原理

由于功放为OCL电路，输出端与扬声器直接耦合，所以一般应家延时保护电路但由于该电路采用了具有短路保护与软启动功能的+、-17双路稳压电源，所以省了这部分电路，正负稳压电路均采用集电极输出式调整电路，效率高具有电路保护功能但不能够自启动。VT7 VT9组成复合电源调整管。VT11为取样放大管。由于vt11的基集接地故发射极的电位必须为-0.7V才能使他工作于放大状态。所以R19下端部能接地。而是接到-17V。所以万一负输出电源对地短路，将是V11发射极与基集之间的电压为0.，从而使V11截止这样调整管vt 7vt9因为得不到基集电流而截止结果使的正输出电源电压为0.由于正负稳压电路是对称的，故当正电源对地短路时也会使负电源电压为0.功放电路的输出端省了扬声器保护电路的原因也在于此。万一有一只输出管发生短路，另一只输出管也会因为得不到电源电压这样扬声器就不会有大的直流电流通过从而有效地保护的扬声器。

该电路的输出电压基本上是由VD4VD5稳压管的稳压值决定，约比它们的稳压值小0.7V 左右。

输入端滤波电容每边采用两只4700UF的电解电容器并联使用，而输出端的滤波电容器只采用10uf的无极性电容器，输出电流为2.4A时的纹波电压很小。正电源为0.8MA负电源为1.25MA

该电源的稳压电源之所以较好，一是由于集电极输出的稳压电路的调整管具有一定的电压放大倍数。二是由于取样电路的取样比等于一输出端点电压直接通过VT4VT5带取样放大管V11V12的发射极。

为了消除一般OCL电路开机时通过扬声器的冲击电流造成的“噗”声，该电源还设计了软启动电路。其工作原理如下：开机后，滤波电容器C3上的正电压通过R10向C5充电，C5上的电压按指数规律上升。该电压通过R12及VD2加到正电源输出端，同时通过R16为VT12的发射极提供电流，使负电源也同时启动。电源电压达到正常值后，正输出电压通过R14给单向可控硅VD3提供触发电压而使它导通。VD3导通后，其阳极电压降低到0.7 V以下，故二极管VD2截止。C5上的电压通过R12和VD3放电。延迟时间由R10、C5时间常数决定，本例中此常数为0.33秒，开机时音箱中一点儿声响都没有。

该电源的效率很高，调整管集电极和发射极之间电压降至1V时，输出电压仍可保持稳定。若市电交流电压为220V时，稳压电路的输入电压设定为±22V （带额定负载），则可以使稳压电源在市电变化±10％时，仍工作在最佳状态。若以调整管压降为7V计算，在满负荷2.4A时的管耗约17W，因此只需较小的散热器，此时效率在70％以上。当调整管压降为3V时，效率为85％。

总之，该电源电路特点是：具有软启动功能；具有正负电源分别短路或同时短路的保护功能，可省去扬声器保护电路；高效率，约70～85％以上；低纹波系数。

六、制作与调整要点

1.元器件的选择

功率输出管VT5、VT6选用东芝的2SC3281，β在70～110之间。实验时也曾选用过三肯的2SC 2922，但发现容易产生高频自激。推动管VT4选用NEC的2SD401，β值为70～90，VT3也用2SD401，β在50～70之间。当输出管的β值在100以上时，VT3、VT4也可选用国产管3DG130（3DG12）

。输入级VT1、VT2可选用9012或9015等，β值在100左右，不宜太高，但要求配对；也可选用P沟道结型场效应晶体管，但耐压应不低于40V(因手头无此类管子，故未曾实验)。

电阻的功率R6、R10应选1W以上，R7、R16、R19应选1／2W以上，其余不作要求。电阻R9采用两只1W、0.51Ω电阻并联，作为测量时取样使用。稳压管VD4、VD5应选1W 以上功率的。单向可控硅可选1A电流的任何型号。

电源部分的VT7、VT8选用MJ2955和2N3055或其它互补配对管，要求β大些，最好大于80。推动管VT9、VT10选用中功率管3CK9、3DK9等，β值在50～80之间。取样放大管VT11、VT12选用9014和9015，β值大于100。还要注意正负电源各对应管的β值应该相近，即大致配对。电容C1、C6、C7选用涤纶或聚丙烯电容。稳压电源输入滤波电容C 3、C4采用四只4700μF35V优质电解电容两两并联使用。电源变压器功率容量应不小于10 0VA，次级交流电压双18V，电流3A以上。整流管可用1N5401。

2.调整要点

电源部分几乎不需要调整。如果电源不能自启动，则应适当减小R10的数值，但应在满载时能够自启动的前提下尽量大一些，以增大延迟时间。功放部分的调整可归结为两项；一是调整R2使输出端电位等于零；二是调整R6使R9上的压降等于0.3V，此时末级静态电流约为1.18A。注意一开始可将电流调得稍小些，如0.9A，等预热一段时间以后再调到上述规定的数值。

3.电路的变通

该功放电路稍加改动即可变为OTL电路，此时稳压电路可以省去负电源部分。OTL电路虽然技术指标的测试结果不及OCL电路，但音色却别有风味。OTL电路由于使用了输出电容器，虽然会影响频率特性，但却使扬声器的安全得到了保障。限于篇幅，此处不再赘述。

七、主要技术指标

该功放的主要技术指标如下：最大输出功率为15W（8Ω）；频率响应为5Hz ～44kHz (－1dB,10W,8Ω）；电压增益为24dB；输入灵敏度为0.7V(rms)。

经过反复试听对比，大家一致认为该功放在播放人声时，嗓音显得宽厚圆润，流畅自然，能将演唱者的感情表达得很好。小提琴的表现不毛不燥，解析力很高。但对于动态范围较大

的交响乐来说，本功放则显得有些力不从心，但觉得低频量感比较适中，能将各种乐器的轮廓刻画出来。虽在大动态时显得逊色一些，因为它毕竟只有15W的有效值功率。因此它作为家庭欣赏音乐用极为合适，达到了预期的设计目的。

设计小结

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。

电阻分压电路及原理

分压电路工作原理解析 分压电路在电子电路中很常见，应用广泛，掌握分压的工作原理及分压电路的变形电路，对分析许多电子电路有着举足轻重的影响。 电阻分压电路是各种分压电路中最基本的电路，如上图所示是用电阻构成的分压电路，Rl和R2是分压电路中的两只电阻。 分析分压电路的关键点有两个： （1）找出输入端。需要分析输入信号电压从哪里输入到分压电路上，具体的输入电流回路如何。电路分析中确定输入信号电流回路的方法是这样：从信号电压的输入端出发，沿至少两个元器件（不一定非要是电阻器）到达地线。 （2）找出输出端，即输出电压取自于电路的哪个端点。

分压电路输出的信号电压要送到下一级电路中，理论上分压电路的下一级电路输入瑞是分压电路的输出端，但是识图中用这种方法的可操作性差，因为有时分析出下一级电路的输入端比较困难，所以可以采用更为简便的方法进行分析：找出分压电路中的所有元器件，从地线向上端分析，发现某元器件与分压电路之外的其他电路相连时，这一连接点是分压电路的输出端，这一点的电压就是分压电路的输出电压。 电阻分压电路分析 1．电阻分压电路组成 图2-43所示是典型的电阻分压电路，LM324N电路由Rl和R2两只电阻构成。电路中有电压输入端和电压输出端。 由此电路特征可以在众多电路中分辨出分压电路。 输入电压酣加在电阻Rl和R2上，输出电压Uo取自串联电路中下面一只电阻R2，这种形式的电路称为分压电路。 2．电阻分压电路的工作原理

分析分压电路的关键点有两个：一是分析输入电压回路及找出输入端；二是找出电压输出端。 图2-44是电阻分压电路输入回路示意图。输入电压加到电阻Rl和R2上，它产生的电流流过Rl和R2。 3．找出分压电路的输出端 分压电路输出的信号电压要送到下一级电路中，理论上分压电路的下一级电路其输入端是分压电路的输出端（前级电路的输出端就是后级电路的输入端）。图2-45是前级电路输出端与后级电路输入端关系示意图。但是，识图中用这种方法的可操作性差，因为有时分析出下一级电路的输入端比较困难。 更为简便的方法如下：

分压电路设计经验

前些天有人问我如何实现精密的分压,他认为电阻分压不够精密.其实分压的目的就是为了符合AD转换的输入围,但其实有时候不但输入围超出AD量程,甚至会是一个负电压,这个时候需要将电压平移.反正今天双 休有空,我就说说自己的做法,疏漏之处敬请谅解 现今大多数的AD芯片都采用单电源+5V、+3.3V甚至更低的+1.8V供电，其差模输入围一般是±Vref(差分输入)、0~ +Vref,部分允许使用外部基准的芯片允许0~ VDD的输入围，但是无论如何无法对一个负的输入电压进行A to D的转换(也许有一些双电源的AD芯片可以，但我是个新手没仔细研究过)。如果要对一个过零的正负信号进行AD转换就必须进行电平的平移。理论上如图1所示的差分放大器就可以完成电平平移的效果，差分放大器的增益等于1，因此Vout = Vin + 5.000。 Vin = -5 ~ +5V,因此经过平移后Vout = 0 ~ 10V，再经过电阻R18、R19二分压到符合AD系统输入围的电压。 但是图1所示的电路并不理想。第一，放大电路的输入阻抗约等于R16 + R17 = 20K,低的输入阻抗要求信号源必须是低阻具有衡压输出特性的信号源，否则将造成很大的误差；第二，R8 R9 R16 R17的匹配程度将直接影响增益精度；第三，R18 R19的二分压也将带来2%的最大误差，如果并非二分压那么R18≠R19,由于消耗的功率不一样导致R18温度与R19不相等，温漂将使得分压误差加大；第四，任何接入的电路将等效

成一个负载，即使AD系统只吸收很低的电流，等效阻抗很大，也将进一步加大分压的误差。 对于第一个问题，可以在差分放大前加入一级电压跟随器作为缓冲，利用运放的高输入阻抗减少对信号源的影响，并且运放的低输出阻抗衡压输出的特性可以很好的满足差分放大级的“特殊”要求。对于第二和第三个问题，使用0.1%低温漂的精密电阻器可以大为改善。对于第四个问题，再运放负载能力允许的情况下使用阻值更小的电阻器可以将影响降低，但是应当注意的是-----使用阻值更小的电阻器将会使消耗功率增加，而消耗功率的增加又使得温度上升，温漂问题加重。经过改进的电路如图2所示： 当然，你还可以使用单片集成差分放大器去替换后端的用精密运放和精密电阻器构建的差分放大电路，例如单位增益的AMP03。其高共模抑制比(CMRR)：100 dB(典型值) 、低非线性度：0.001%(最大值) 、低失真：0.001%(典型值) 、总增益误差0.0080% 的性能是绝对优胜于分立器件构建的差分放大电路的。然而成本是否增加很多我就不知道了，我不是采购不知道价格，哈哈。

分压电路设计经验

前些天有人问我如何实现精密的分压，他认为电阻分压不够精密.其实分压的目的就是为了符合AD转换的输入范围，但其实有时候不但输入范围超出AD量程,甚至会是一个负电压，这个时候需要将电压平移?反正今天双休有空,我就说说自己的做法,疏漏之处敬请谅解 现今大多数的AD芯片都采用单电源+5V、+3.3V甚至更低的+1.8V供电，其差模输入范围一般是土Vref（差分输入）、0?+Vref,部分允许使用外部基准的芯片允许0?VDD的输入范围，但是无论如何无法对一个负的输 入电压进行A to D的转换（也许有一些双电源的AD芯片可以，但我是个新手没仔细研究过）。如果要对一个过零的正负信号进行AD转换就必须进行电平的平移。理论上如图1所示的差分放大器就可以完成电平平移 的效果，差分放大器的增益等于1，因此Vout = Vin + 5.000。Vin = -5?+5V，因此经过平移后Vout = 0?10V， 再经过电阻R18、R19二分压到符合AD系统输入范围的电压。 但是图1所示的电路并不理想。第一，放大电路的输入阻抗约等于R16 + R17 = 20K,低的输入阻抗要求信 号源必须是低内阻具有衡压输出特性的信号源，否则将造成很大的误差；第二，R8 R9 R16 R17的匹配程度 将直接影响增益精度；第三，R18 R19的二分压也将带来2%的最大误差，如果并非二分压那么R18工R19,由于消耗的功率不一样导致R18温度与R19不相等，温漂将使得分压误差加大；第四，任何接入的电路将等效成一个

负载，即使AD系统只吸收很低的电流，等效阻抗很大，也将进一步加大分压的误差。 对于第一个问题，可以在差分放大前加入一级电压跟随器作为缓冲，利用运放的高输入阻抗减少对信号源 的影响，并且运放的低输出阻抗衡压输出的特性可以很好的满足差分放大级的“特殊”要求。对于第二和第三个问题，使用0.1%低温漂的精密电阻器可以大为改善。对于第四个问题，再运放负载能力允许的情况下使用阻值更小的电阻器可以将影响降低，但是应当注意的是-----使用阻值更小的电阻器将会使消耗功率增加，而消耗功率的增加又使得温度上升，温漂问题加重。经过改进的电路如图2所示： 当然，你还可以使用单片集成差分放大器去替换后端的用精密运放和精密电阻器构建的差分放大电路，例如单位增益的AMP03。其高共模抑制比（CMRR）: 100 dB（典型值）、低非线性度：0.001%（最大值）、低失真：0.001%（典型值）、总增益误差0.0080% 的性能是绝对优胜于分立器件构建的差分放大电路的。然而成本是否增加很多我就不知道了，我不是采购不知道价格，哈哈。

电阻分压器-3 dB频率与上升时间的关系

第17卷第7期强激光与粒子束V o l.17,N o.7 2005年7月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM S J u l.,2005文章编号:1001-4322(2005)07-1065-05 电阻分压器-3d B频率与上升时间的关系* 曾创 (电子科技大学光电信息学院,四川成都610054) 摘要:研究了无电感补偿和有电感补偿的一级和两级电阻分压器的幅频特性-3d B频率与阶跃响应10%～90%上升时间的关系。无电感补偿一级分压器的-3d B频率与阶跃响应上升时间之积为常数0.350; 对无电感补偿两级分压器,该乘积在0.349附近很小范围内变动;对电感补偿一级分压器,该乘积由过冲决定, 当过冲在0～10%范围内变化时,该乘积在0.35～0.29之间线性变化;对电感补偿两级分压器,该乘积随过冲 和分压器参数变化,在不大于10%的确定过冲下,变化范围约为±10%;当两级分压器第一级的时间常数远大 于第二级的时间常数时,可能难以在第二级进行有效的电感补偿。 关键词:电阻分压器;幅频特性;-3d B频率;上升时间 中图分类号:TM83文献标识码:A 电阻分压器是常用的高电压脉冲测量探头[1～6]。在分压器的设计、分析和使用中,经常需要知道它的特征频率(通常用幅频特性的-3d B频率表示)与阶跃响应上升时间(通常用相对于稳定值的10%～90%响应上升时间表示)的关系。当测量上升很快的脉冲时,往往需要进行电感补偿,以得到较好的分压器响应特性。文献[7]对部分电路系统的幅频特性-3d B频率与10%～90%阶跃响应上升时间的关系进行了报道,并给出其乘积(近似等于0.45);在宽带示波器技术中取这一乘积近似等于0.35[8,9];但对于电阻分压器尤其是电感补偿电阻分压器这一关系如何尚需深入研究。本文分析计算了无电感补偿和有电感补偿的一级和两级电阻分压器的幅频特性-3d B频率与10%～90%阶跃响应上升时间的关系,给出了不同情况下二者乘积的近似值,并且讨论了电阻分压器能够获得有效电感补偿的条件。 1电阻分压器的等效电路 电阻分压器通常有一级和两级构型,其集总参数等效电路分别见图1和图2[4～6],其中C*为一级分压器等 效对地分布电容,C* 1和C* 2 分别为两级分压器第一级和第二级的等效对地分布电容。当采用电感补偿时,一 级和两级电阻分压器的等效电路分别见图3和图4(对于第一级采用电解质溶液电阻的两级分压器,补偿电感通常只能置于第二级)[4～6]。以下将针对这4种分压器的等效电路进行幅频特性-3d B频率与10%～90%阶跃响应上升时间关系的分析计算。 F i g.1E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r o n e-s t a g e r e s i s t i v e d i v i d e r 图1一级电阻分压器等效电路F i g.2E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r t w o-s t a g e r e s i s t i v e d i v i d e r 图2两级电阻分压器等效电路 F i g.3E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r o n e-s t a g e r e s i s t i v e d i v i d e rw i t h i n d u c t a n c e c o m p e n s a t i o n 图3电感补偿一级电阻分压器等效电路F i g.4E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r t w o-s t a g e r e s i s t i v e d i v i d e rw i t h i n d u c t a n c e c o m p e n s a t i o n 图4电感补偿两级电阻分压器等效电路 *收稿日期:2005-02-23;修订日期:2005-06-16 基金项目:电子科技大学学生创新研究课题 作者简介:曾创(1984-),男,本科生,光电工程与光通信专业;E-m a i l:z c h126e b o x@126.c o m。

限流电路和分压电路

图3 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （1）限流电路：如图2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没 有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的 电压调节范围：U ≥U 用≥UR 用/（R 0+R 用），电流调节范围：U /R 用≥I 用 ≥U /（R 0+R 用 ）。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使 限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R 0。另外，使用该电 路时，在接通电前，R 0 应调到最大。 （2）分压电路：如图3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与R 用并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端 的电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电 流调节范围为E /R 用≥I 用≥0。 使用分压电路，在当R 0

电阻分压的10kV电子式电压互感器分析

电阻分压的10kV电子式电压互感器分析 摘要：基于电阻分压器的电子式电压互感器的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大不同，其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响。从等效电路的角度分析了电阻特性和杂散电容对电子式电压互感器测量准确度的影响；利用Ansoft 软件包建立分压器的有限元模型对杂散电容进行了计算分析，并根据杂散电容分布对屏蔽罩进行了设计。在理论分析基础上，研制了一台电阻分压式的10kV 电子式电压互感器，并进行了准确度测试。 关键词：电阻分压器；电子式电压互感器；杂散电容 1 引言 为了能够电能正常的使用，不影响电网供电的稳定安全带的工作，所以需要用电压互感器来对其进行保护，无论是测量的准度还是自身使用的可靠方面都能够成为保护电能的重要组成并且对于电力的及时供应起到了一定的作用。最多使用在电力系统的电业互感器是电磁式，它的优点是能够测量到相对更大的范围，测量的结果准确度可以符合电能保护的需要，对于该种电压互感器生产技术比较成熟，自身性能很好，以及规范化的校验。因为受到了传感机理的约束使其也存在着诸多的不便，首先体积庞大不易随时移动、其次动态范围小、最后容易因磁力震动导致短路现象的出现。之后出现的微电子技术虽然在一定程度上克服了电磁式装置的缺点，却不能够与电力的自动化相匹配。相继出现的集中形式都不同程度上存在着工作缺陷，最终出现了电阻式，它体积小重量轻可进行移动、但依然存在着影响因素不能使结果更精准。本文将着重分析其影响因素并对此进行解决分析。 2 原理及结构 10kV电子式电压互感器的结构如图1所示。互感器主要由电阻分压器、传输系统和信号处理单元组成。电阻分压器由高压臂电阻R1、低压臂电阻R2 和过电压保护的气体放电管S 构成，低压臂电阻R2 的下端与带螺纹的接地嵌件连接，从而通过接地嵌件实现可靠接地。电阻分压器作为传感器头，主要将一次母线电压成比例转换为小电压信号输出；传输单元由双层屏蔽绞线和连接端子构成，主要将分压器输出信号传递到信号处理单元，同时实现外界电磁干扰屏蔽功能；信号处理单元主要由电压跟随、相位补偿和比例调节电路组成，实现电压互感器的阻抗变换、相位补偿和幅值调节功能，使得互感器输出信号满足IEC6004?7 的准确度要求。 3、传感器误差分析 3.1 电阻特性影响 由图1 可知，理想电阻分压器的二次输出电压为

分压电路

１、通常情况下（满足安全），由于限流电路的能耗小，结构连接简单，所以优先考虑限流接法 ２、有以下３种情况就必须采用分压接法 （１）、要使某部分电路的电压或电流从０开始调节，只有分压电路才能满足 （２）、如果实验所提供的电压表，电流表的量程或电阻元件允许最大的电流较小，采用限流接法，无论怎样调节，电路中实际电流（压）都会超过电流表的量程或电阻元件允许的最大电流（压），为保持电表和电阻元件免受损害，必须采用分压法；（３）、伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值，采用限流接法即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（压）变化也很小，不利于多次测量平均值或用图象处理数据，为了在变阻器阻值远小于待测电阻的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（压），应选择变阻器分压的接法 ３、分压电路 电阻器在分压电路中的作用 分压电路实际上是电阻的串联电路，如图1所示。它有以下几个特点： ①通过各电阻的电流是同一电流，即各电阻中的电流相等I=I1=I2=I3; ②总电压等于各电阻上的电压降之和，即V=V1+V2+V3; ③总电阻等于各电阻之和，即R=R1+R2+R3。 在实践中可利用电阻串联电路来进行分压以改变输出电压，如收音机和扩音机的音量调节电路、半导体管工作点的偏置电路及降压电路等．

图1电阻的串联电路 研究滑动变阻器的限流电路和分压电路 滑动变阻器在电路中可以作限流器用，也可以作分压器用，应当如何选用这两种不同的形式呢？这首先是由电路中的需要来决定的，例如，有时需要负载电压有较大幅度的变化，有时需要能够做到细微的调节。哪一种电路能满足这些要求，这就需要我们研究两种电路的输出特性。 实验前取滑动变阻器（20Ω／0．5A）、直流电流表、直流电压表、直流电源（6伏）、电阻箱（0－9999Ω）、开关、直尺各1个备用。 分压电路及其应用 湖南彭友山 在《恒定电流》一章中，经常用到分流和分压电路，特别是利用串联电路的分压作用，可以将滑动变阻器接成分压器来调节用电器两端的电压。这种电路在实际中用得较多，学生对于该问题常常出错。本文就该问题进行一些探讨。 1.分压电路的分析 如图1所示，滑动变阻器两端接在电源的正负极上，固定端和滑动端P分别跟用电器的 两端连接，这样就组成分压器。在空载时，

电阻分压器的设计与标定

电阻分压器的设计与标定 分压器按其结构可以分为电阻式分压器,电容式分压器,串联电容分压器和并联阻容分压器 电阻式分压器高低压臂均为电阻,为了使阻值稳定,电阻通常用康铜电阻以无感绕法绕制电阻分压器的误差主要是由分压器各部分对地杂散电容引起.这些杂散电容对变化很快的高频电压来说,会形成不可忽略的电纳分支,其值与被测电压中各谐波频率有关,将会使其输出波形失真,并产生幅值误差. 在电压不很高,频率不很高时,可以达到较高的准确度,所以本电路采用电阻分压器.在工频电压下,电阻分压器可以使用在低于100KV的电压情况. 在结构设计上，对高压部分采用隔离、屏蔽、绝缘等措施，在材料选择、装配、元件筛选、焊接等方面严格注意工艺要求，高压部分完全消除了打火放电现象。 1)为了防止湿度的影响，提高电路对机壳的绝缘性，整个分压电路置于绝缘密封盒内，密封盒由聚四氟乙烯绝缘板用胶粘合而成，内置吸湿剂，保证盒内干燥。 2)盒的底板与机壳间隔5 cm，机壳底板上又覆盖一层高压绝缘橡胶，盒内电阻端与机壳底板之间接大的绝缘电阻 3)输入端的连线，采用耐高压的绝缘电缆，直接与电阻相连，两个输入接线柱用高压陶瓷管封装，再用密封胶封灌，保证了很高的绝缘强度。 图1 电阻分压器原理图 目前主要有两种实现电阻型分压器的方式：通过将两个分立的片状电阻连接

到公共端，或者通过使用分压器封装在内部的电阻网络进行连接。你所选择的类型可能会对分压器的性能有很大的影响。普通电阻型分压器由两个电阻串联而成（如图1所示）。电压从分压器的顶端输入，由两个电阻之间的节点输出，而参考电压则连接在分压器的底端。分压器的工作原理遵从欧姆定律：V=I R。当电压(输入电压)施加在分压器输入端时，电流(I)会同时流过两个电阻。因此，根据欧姆定律，每个电阻两端所形成的电压将是输入电压的一部分。这样，输入电压被“分”成两个电压。输出电压除以输入电压，可以得到分压器的传输函数： U2/ U1= I Rm2 / ( I ( Rm1 + Rm2 ) ) = Rm2 /(Rm1+Rm2) 传输函数表示，输出电压取决于输入电压以及Rm1和Rm2的阻值。 分压器是一种将高压电波转化成低压电波的转化装置,由高压臂和低压臂组成.输入电压加到整个装置上,而输出电压取自低压臂.图1为分压器的原理图,Rm1为高压臂的高阻抗,Rm2为低压臂的低阻抗.测电压时,大部分压降落在Rm1上,Rm2上仅分到一小部分电压,该电压乘上分压比就得到高压值. PLC模拟量输入电压为0V到10V,本实验电容上的电压为0V到50KV,因此需要电阻分压器完成高电压到低电压的转换.电阻分压器的分压比为1:5000,如果Rm2选择为100KΩ电阻,则Rm1 + Rm2 =500MΩ期中Rm1由多个电阻组成.考虑到分压电阻的耐压性，Rm1分压电阻采用49只10 MΩ、耐压为1500 V的电阻和9只1MΩ,一只0.9MΩ的串联组成，每只10MΩ电阻上承受电压最大约为1000 V，只占额定电压的66％，具有足够的安全余量。额定功率的选择主要考虑到电阻自身发热产生的阻值变化。因此应降低电阻耗散功率，限制电阻的自身发热。在10 MQ电阻上最大承受电压为1000V，功耗为0.1W，选择额定功率为3 W 的电阻，其功耗约为额定值的3％，自热效应的影响很小，可以忽略不计。 电阻分压器使高电压测量达到了较高的技术指标，大大提高了直流高电压的测量准确度，具有很好的应用价值。

分压电路及其应用

分压电路及其应用 在《恒定电流》一章中，经常用到分流和分压电路，特别是利用串联电路的分压作用，可以将滑动变阻器接成分压器来调节用电器两端的电压。这种电路在实际中用得较多，学生对于该问题常常出错。本文就该问题进行一些探讨。 1. 分压电路的分析 如图1所示，滑动变阻器两端接在电源的正负极上，固定端和滑动端P分别跟用电器的 两端连接，这样就组成分压器。在空载时，输出电压为：U R R R U L = + 2 12 ，这时U L 与R 2成正比，变化范围是0~U。在接上负载后，输出电压为： 从该式可得到三种情况： ①当R R L >> 2 时， R R L 20 →，所以有：U R R R U L '= + 2 12 。这说明在输出电压U L '与 R 2 的关系仍然是成正比。所以在实际中要使用电器两端的电压变化与滑动触头位置的变化成线性关系，应该选取阻值远小于用电器电阻的滑动变阻器。这也可以说明，当在输出端接上大电阻时，对输出电压的影响极小，电压表并联在用电器的两端就属于这种情况。 图1 ②当R R L << 2 时， R R L 2的值很大，有：U L '≈0。这说明在输出端接一个小电阻时，输出端就近似于短路。 ③如果用电器与滑动变阻器的阻值相差不多，电源内阻又不可忽略，我们也可以作如下 的定量分析：如图2所示，设电源的电动势为E，内阻为r，滑动变阻器的最大电阻为R ，电压表的影响不计。则回路的总电阻为：R R R R R R r L L = + ++= 2 2 1 R R R R R L L 2 2 + +- ( R r 2 )+=++ + - R r R R R R R L L 2 2 2 =+ R r - + =+- + R R R R r R R R L L 2 2 2 2 2 2 1 1 ，当P向右滑 动时，R 2 增大， R R R L 2 2 2 1 +减小， 1 1 2 2 2 R R R L+ 增大。由于R r +可以看作一个不变的值， 所以回路中的总电阻减小。根据闭合电路欧姆定律，回路中的总电流I增大。又由于灯泡两端的电压U I R R R R I R R R L L L L L =? + =? + 2 2 2 1 ，当R 2 增大时， R R R L L 1 2 + 也增大，所以U L 也随着 增大。

限流电路和分压电路

图3 限流电路和分压电路 1.限流和分压接法的比较 有电流流过。该电路（1）限流电路：如图2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没 的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的电压调节范围：U ≥U 用≥UR 用/（R 0+R 用），电流调节范围：U /R 用≥I 用≥U /（R 0+R 用）。即电压和电流不能调至零， 因此调节范围较小。要使限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R 0。另外，使用 该电路时，在接通电前，R 0应调到最大。 后再与滑动变阻器（2）分压电路：如图3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与R 用并联 A ① 例1、1mA ， 例2、（“12V ，3A 、0.6A 12V 。 A ②变阻器的总电阻，须用分压式电路。若接成限流式，当改变滑动变阻器的阻值时，测得的电压和电流取值范围例3”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值，可供 选择的器材有： A.电流表（0～3A ，内阻约0.04Ω） B.毫安表（0～300mA ，内阻约4Ω） C.电压表（0～10V ，内阻 10K Ω）D.电压表（0～3V ，内阻10K Ω）E.电源（额定电压6V ，最大允许电流2A ）F.电源（额定电压9V ，最大允许电流1A ）G.可变电阻（阻值范围0～10Ω，额定电流1A ）H.可变电阻（阻值 范围0～50Ω，额定功率0.5W ）I.导线若干根，电键一个。 ⑴为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是 。（用字母代号填写） ⑵在右边虚线框内画出电路图，并把图6所示实物图用线连接起来。 分析：①表及内外解法的选取 图2

图8 小电珠的额定电流额I =U P =A 3 .61≈0.16A=16mA ＜300mA ，电流表应选B 。额U =6.3V ＜10V ，电压表选C ，电源选F 。珠R =1 3.62 2 P U Ω≈40Ω比10K Ω小得多，仅比毫安表内阻大10倍，故选用安培表外接法。 ②滑动变阻器及连接方法的选取 将可变电阻H 接到电源两端，其上电流大若致为I=50 9A=0.18A ，而H 的额定电流H I =505.0=0.1A ＜0.18A ，而G 的额定电流为1A ，故从安全性上考虑不宜选用H －17 Ω＞10Ω 答案：⑴8所例4、（97A （量程D 、电流表（量程）（最大阻值（1）所提供的电流表中，应选用____________。 （2）为了尽量减小误差，要求测多组数据。试画出符合要求的实验电路图。 分析：将电流表、电压表串联，只要读出两表读数，即可用公式I=U/R 求得电压表的内阻。通过电压表的最大电流值 故电流表应选A 1。 由于变阻器的阻值远小于电压表的内阻，且要求测多组数据， 故变阻器用分压式连接，如图3所示。 例5.已知某电阻丝的电阻约为10Ω，现有下列器材供测量该电 阻丝的电阻时使用； A.量程为0.6A ，内阻是0.5Ω的电流表。 B.量程为3V ，内阻是6K Ω的电压 图3