基于Multisim与 Matlab的二极管双T电桥仿真分析

二极管双T电桥电路及其衍生的环形二极管电桥电容转换电路具有结构简单、灵敏度高、线性好的优点，常用作差动电容传感器转换电路[1-2]。动态电路理论通常用于分析二极管双T电桥电路的工作原理，推导过程复杂抽象；由于客观原因，在教学中演示电路实验和验证理论结果往往不方便。因此二极管双T电桥电路的分析成为传感器技术教学中的难点。Multisim是一款主流EDA该软件集成了大量的元件库、虚拟仪器和丰富的分析工具，使电路设计和优化非常方便，广泛应用于电子电路和智能电子系统的设计和模拟[3-5]。Matlab可用于数值计算、符号运算、算法开发、数据可视化等领域[6-7]。将传统实验的仿真或改进方案与两种软件相结合，成为电子、自动化等专业教学研究的一个方向[8-9]。本文在Matlab辅助分析电路工作原理，为设置电路参数提供理论依据；设计了二极管双T电桥电路Multisim仿真实验。输入输出电压通过虚拟示波器直观地表示电路的工作状态；用图表工具对电路变量进行瞬态分析，验证理论结果，分析电路特性。二极管双T电桥理论二极管双T电桥电路由高频电源E、差动电容C1和C2.具有相同特性的理想二极管D1和D2、固定电阻R1和R2(R1=R2=R)以及负载电阻RL如图1所示。E振幅电压为UET的交流对称方波周期。在电源E的正半周，二极管D1导通D2截止。电容C快速充电至电压UE,同时电容C2经R2向RL放电,流经RL电流可以表示为公式中的电容C2.放电时间常数。表示负载电流为电源的正半周C2放电电流叠加。二极管双T电桥原理图2MatlabE负半周，二极管D1截止D2导通。C快速充电到电压UE,同时电容C1经R1向RL放电,流经RL电流可以表示为公式。输出电流可以表示为输出电压的平均值。当时，风格中。上式表明,当二极管双T电桥和电源确定时,在一定条件下,输出电压平均值与(C1-C2)成线性关系[10]。二极管双T电桥模拟分析22.电路参数对灵敏度的影响(5)kUEf,灵敏度与电源电压、频率和系数k成正比R、RL的函数。选择RL在1至1M之间,R在1至20k它们被用作调查区间matlab软件的mesh函数绘制以R、RL使用自变量k作为变量的二元函数图像contour如图2所示，函数绘制等高线。由图2可知,k在区间内随R、RL单调递增，而且在RL大于10k后与R近似成正比。选择电源时，需要稳定的电压和频率UE、f灵敏度越高。设置电路参数时RL灵敏度越高，灵敏度越高，R还需要考虑正确的影响，过度会议会增加电路的非线性误差。2.二极管双T电桥仿真实验及分析Multisim,从元件库中选择电阻、电容、二极管、脉冲电压源等元件，创建二极管双T电桥模拟电路图。为测量仿真实验数据，添加虚拟示波器和探针。肖特基二极管或理想二极管在模拟电路中选择响应时间远小于脉冲周期的二极管，其他电路参数可设置如下：f=1MHz,图3二极管双T电桥模拟电路图1二极管双T电桥灵敏度图4Multisim输入输出波形的示波器VP=10V,R1=R2=2k,RL=1M,差动电容的初始电容C1=C2=20pF。Multisim如图4所示，虚拟示波器输入输出电压波形从上到下依次为脉冲电源V1、电容C1、电容C2和负载RL对地电压波形。从波形图可以看出RL电压是V1、C2、C电压叠加的结果与理论分析结果一致。若C1增大,C2减小,则C1.放电时间常数增加，放电波形