基于Multisim的并联阻容分压器

田中俊

基于Multisim的并联阻容分压器

田中俊

（枣庄学院 光电工程学院，山东 枣庄 277160）

利用虚拟仿真软件Multisim构建并联阻容分压电路，并对其瞬态特性进行了研究．重点分析了当分压电路输入高压脉冲时，跳变沿的动态特性，研究了分压电路的不同电容值对输出电压的瞬态特性影响．通过利用Multisim对脉冲电压的跳变特性仿真，总结出分压电路阻容值大小对输出脉冲电压的影响，说明Multisim软件在研究动态电路的分析及设计方面具有较好的应用．

Multisim；阻容分压器；动态电路

分压器是现场工频交流高电压和直流高电压测量的主要设备．一般分压器可利用电容器分压或电阻器分压，亦或者阻容结合分压等．阻容分压器结合电阻分压器和电容分压器的各自优点，并在二者基础上进行了改进和发展，大大改善了响应性能，是性能更加优越的分压器．利用阻容混合分压的分压器根据电路结构一般分为串联式阻容分压器和并联式阻容分压器．在脉冲高压强流测试装置上，一般主要采用阻容分压器[1-2]，其响应性能已经有了很大的改善，是更为优越的分压器．

串联式阻容分压电路可以减小电容回路电感，从而可以抑制分压器的振荡．因此，串联式阻容分压器也被称为阻尼电容式分压器，其动态响应特性比一般纯电容式分压电路更加优良．然而，由于电阻的串联接入，阻容分压器响应速度不如电容式分压器快．太大的阻尼电阻降低了响应速度，当串联式阻容分压器接入脉冲信号回路，输出脉冲电压的形成也会受到影响．反之，如果接入的阻尼电阻太小，却又不能完全消除振荡；另外，若分压电路的低压臂只有电容，相应的起始上升时间会增大，这样分压器的动态响应特性就不太好，在测量脉冲信号的边沿特性时就会明显表现出来．

并联式阻容分压电路是在电阻分压器的电阻上增加并联电容改进而来，它的特点是分压器的纵向电容增大了，从而分压器上的电位分布得到了改善，电阻分压器高压电阻存在的对地杂散电容对分压器的影响减小了，分压器的响应特性提高较大．阻容并联式分压器的幅频特性好、线性度也比电阻分压器高．由于阻容并联分压器工作频带范围比较大，无论直流，还是工频甚至冲击电压，几乎所有试验电压的范围都覆盖．

本文利用电路仿真和分析软件Multisim开展阻容并联分压器瞬态性能研究．利用其延时闭合功能的开关，模拟动态电路，同时用软件研究换路瞬间电路电压的变化和不同元器件参数对相应输出电压的影响．验证了阻容并联分压器瞬态响应特性[2-4]．

1 阻容并联分压器Multisim仿真

图1 仿真电路模型

图2 仿真结果

2　仿真结果分析

因为

所以

因为

所以

因为

即电路换路后跳变到一个比稳态值大的值，然后再衰减到稳态值（见图2a）．

即电路换路后直接进入稳定状态（图2b）．

即电路换路后跳变到一个比稳态值小的值，然后再缓慢充电上升到稳态值（见图2c）．

3　仿真意义

分压器是电压测量的主要设备．而对于快前沿高压脉冲信号，要求分压器具有良好的响应特性和稳定性．由仿真结果可以看出，在电磁环境比较复杂的情况下，由于杂散电容和分布电容的存在[7-9]，分压器的分压电阻网络往往可以看做阻容并联网络，如果高压臂和低压臂阻容值选择不当，输出电压波形会有失真．在设计分压器时，要设置合理的阻容参数，使得输出如图2b，即要求分压器高压臂电阻相比分压器低压臂上的电阻来说要足够大，分压器高压臂电容与分压器低压臂的电容相比要足够小．

[1] 马连英，曾正中．一种用于测量快前沿高压脉冲的电阻分压器[J]．电工电能新技术，2010（1）：58-59．

[2] 张仁豫，陈昌渔，王昌长．高电压试验技术[M]．北京：清华大学出版社，2006：100.

[3] 范世贵．电路基础[M]．3版．西安：西北工业大学出版社，2007：256．

[4] 吴春林，吴凌燕，徐进军．基于Mlultisim的分压电路研究[J]．仪表技术，2015（10）：37-39．

[5] 秦曾煌．电工学：上[M]．7版．北京：高等教育出版社，2009：94．

[6] 万欣，冯俊杰．低阻尼电容分压器的分压比影响因素分析[J]．水电能源科学，2018，36（7）：176-178．

[7] 蓝海江．RC和RL一阶电路全响应的仿真分析[J]．广西科技师范学院学报，2019，34（6）：109-111．

[8] 苏诚彬，金贵红，夏长庚，等．基于极高频率响应带宽的阻容串联分压器的过电压在线监测系统应用研究[J]．贵州电力技术，2017，20（3）：5-6．

[9] 董巍，叶子阳，孙泽来，等．阻容分压器高精度测量技术与试验[J]．电网技术，2022，46（1）：328-330．

Parallel capacitance-resistance divider based on multisim

TIAN Zhongjun

（School of Opt- Electronic Engineering，Zaozhuang University，Zaozhuang 277160，China）

A shunt resistance-capacitance voltage divider is constructed by using Multisim，and its transient characteristics are studied．The dynamic characteristics of the jump edge is analyzed when high voltage pulse is input into the voltage divider，and the influence of different capacitance values on the transient characteristics of the output voltage is studied．Based on the simulation of the jump characteristics of the pulse voltage by Multisim，the influence of the resistance and capacitance of the divider circuit on the output pulse voltage is summarized．It shows that Multisim has a good application in the analysis and design of dynamic circuits．

Multisim；capacitance-resistancedivider；dynamic circuit

1007-9831（2022）10-0044-04

TP391

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.10.009

2022-04-02

枣庄市科学技术发展计划项目（2020GX10）

田中俊（1974-），男，山东滕州人，副教授，博士，从事测控技术研究．E-mail：wlxt@uzz.edu.cn（tzj9988@163.com）