下载文档原格式
大学物理实验报告整流滤波电路
一、实验目的
本次实验的目的是研究一个简单的由正反滤波电路构成的直流整流滤波电路的工作原理。
二、实验原理
整流滤波电路把一个不稳定的交流电转换为一个稳定的直流电，其原理如下：
正反滤波电路主要由正滤波器和反滤波器连接组成。
正滤波器是使交流电经元滤除电
压波动，将波动幅度缩小，让电压值有所下降，以此达到较低交流电压；反滤波器则通过
消耗抖动部分能量以稳定原来的电压。
三、实验仪器
① DSO-7102D万用表
② 数字万用表
③ 数字示波器
④ 数字电源
四、实验参数
本次实验利用正反滤波电路，使用R1=1KΩ，R2=470Ω和C1=1μF的电路参数，输入
的是50HZ的交流信号，直流电压的范围是0V到12V。
五、实验程序
1. 取一个正反滤波电路，按照实验要求，将R1、R2和C1接好。
2. 将DSO-7102D万用表、数字万用表、数字示波器和数字电源连接好电路，并调整
好电源的直流电压。
3. 将数字示波器的触发输入接入正反滤波电路的输入，打开数字示波器，启动记录。
4.用数字万用表量测输入端和输出端的电压，获得静态波形数据。
六、实验结果
实验结果如下图所示：
可以看到，通过正反滤波电路，原来交流电的周期抖动明显减少，实现了交流信号转
换为稳定的直流电压。
整流与滤波电路实验报告整流与滤波电路实验报告一、引言整流与滤波电路是电子电路中常用的两种基本电路。
整流电路用于将交流电信号转换为直流电信号，滤波电路则用于去除电路中的噪声和波动，使电路输出更加稳定。
本实验旨在通过实际操作，深入理解整流与滤波电路的原理和应用。
二、实验目的1. 学习整流电路和滤波电路的基本原理；2. 掌握整流电路和滤波电路的实验操作方法；3. 分析整流电路和滤波电路的性能指标。
三、实验器材和仪器1. 电源：直流电源、交流电源；2. 电阻：可变电阻、固定电阻；3. 电容：可变电容、固定电容；4. 示波器；5. 连接线等。
四、实验原理1. 整流电路原理：整流电路用于将交流电信号转换为直流电信号。
常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。
半波整流电路仅利用正半周或负半周的信号，而全波整流电路则同时利用正负半周的信号。
2. 滤波电路原理：滤波电路用于去除电路中的噪声和波动，使电路输出更加稳定。
常见的滤波电路有低通滤波电路和高通滤波电路。
低通滤波电路能够通过低频信号，而阻断高频信号；高通滤波电路则相反。
五、实验步骤1. 搭建半波整流电路：将交流电源连接到二极管的正端，将负端接地。
连接一个负载电阻，并通过示波器观察输出波形。
2. 搭建全波整流电路：将交流电源连接到两个二极管的正端，将负端接地。
连接一个负载电阻，并通过示波器观察输出波形。
3. 搭建低通滤波电路：将交流电源连接到一个电容的正极，将负极接地。
连接一个负载电阻，并通过示波器观察输出波形。
4. 搭建高通滤波电路：将交流电源连接到一个电容的负极，将正极接地。
连接一个负载电阻，并通过示波器观察输出波形。
六、实验结果与分析1. 半波整流电路：观察示波器上的波形，可以发现输出信号仅包含正半周的波形。
这是因为二极管在正向导通时，电流可以流过，而在反向截止时，电流无法通过。
2. 全波整流电路：观察示波器上的波形，可以发现输出信号包含正负半周的波形。
整流滤波电路实验报告整流滤波电路实验报告一、引言整流滤波电路是电子工程中常用的一种电路，用于将交流电信号转换为直流电信号，并通过滤波电路去除交流信号中的纹波。
本实验旨在通过搭建整流滤波电路，了解其原理和特性，并通过实验数据进行分析和验证。
二、实验装置和原理本实验所用的实验装置包括电源、变压器、二极管、电容器、电阻器和示波器。
实验中，交流电源通过变压器降压，并接入整流电路。
整流电路由二极管和电容器组成，二极管起到整流作用，将交流信号转换为半波或全波直流信号，而电容器则用于滤波，去除纹波。
三、实验步骤和数据记录1. 按照实验电路图搭建整流滤波电路，注意连接的正确性。
2. 打开电源，调节电源输出电压为适当值，例如10V。
3. 使用示波器测量电路输入和输出的电压波形，并记录数据。
4. 调节电源输出电压，分别记录不同电压下的输入和输出波形数据。
四、实验数据分析通过实验记录的数据，我们可以进行以下分析：1. 输入电压和输出电压的关系：根据实验数据，我们可以得到输入电压和输出电压的关系曲线。
一般情况下，输出电压随着输入电压的增加而增加，但在一定范围内，输出电压会趋于稳定。
这是因为当输入电压过大时，电容器已经无法完全充电，无法继续提高输出电压。
2. 纹波电压的大小：纹波电压是指在整流滤波电路输出的直流电压中所包含的交流成分。
通过示波器测量输出电压波形，我们可以计算得到纹波电压的大小。
纹波电压的大小与电容器的滤波能力有关，一般情况下，电容器越大，滤波效果越好，纹波电压越小。
3. 输出电压的稳定性：通过观察输出电压波形，我们可以判断整流滤波电路的稳定性。
如果输出电压的波形较为平稳，没有明显的波动和纹波，则说明整流滤波电路的稳定性较好。
五、实验结论通过本次实验，我们对整流滤波电路的原理和特性有了更深入的了解。
实验数据分析表明，输入电压和输出电压呈正相关关系，但在一定范围内输出电压趋于稳定。
此外，电容器的大小对纹波电压的大小有影响，电容器越大，滤波效果越好。
将交流电转换为直流电可以通过整流、滤波和稳压三个步骤来实现，具体电路如下：
首先，最简单的整流电路可以使用二极管组成，二极管的选择需要根据电压和电流的要求进行选择。
将交流电输入到电路中，二极管会根据其单向导电性将正半周期的电压引导到输出端，形成直流电压。
然而，这样的整流电路输出的电压中含有较大的交流分量，这是由于交流电本身的方向时刻在变化，不能为电器提供稳定的直流电源。
接下来是滤波，可以使用电感和电容组成滤波电路。
电感能够将较大的交流电流转化为较小的直流电流，而电容则可以吸收、存储并释放电能，起到平滑作用。
通过这样的滤波电路后，输出的电压就相对平滑一些了。
最后是稳压，可以使用稳压器进行稳压。
稳压器可以将电压稳定在一定的范围内，确保电器在工作时能够得到稳定的电压。
这一步通常不需要额外的电路，因为稳压器的内部也有滤波和整流电路。
这个转换过程虽然简单，但要注意以下几点：
1. 电源的接入方式：要了解交流电的接入方式，交流电一般都是通过一个开关接入电路的。
2. 二极管的选择：对于二极管的参数，要根据具体的需求来进行选择，电流和电压都不能过小，否则会导致二极管发热或者烧毁。
3. 滤波电感和电容的容量：滤波的电感和电容的容量需要选择适当，如果太小，就不能起到平滑的作用；如果太大，又会增加成本和电路的复杂度。
4. 稳压器的选择：稳压器有很多种类型，要根据实际需求来选择合适的稳压器。
总的来说，将交流电转换为直流电的电路并不复杂，但需要注意电源的接入方式、元件的选择以及实际需求来选择合适的电路和元件。
在实际应用中，还需要考虑到安全因素，确保电路的安全可靠。
一、整流电路的工作原理整流电路是将交流电信号转换成直流电信号的电路。
其工作原理主要通过二极管的导通和截止来实现。
在正半周的电压周期内，二极管处于导通状态，电流可以顺利通过；而在负半周的电压周期内，二极管处于截止状态，电流无法通过。
这样，交流电信号经过整流电路后，就可以转化为直流电信号输出。
二、滤波电路的工作原理滤波电路是用来去除整流后直流电信号中的脉动成分，使得输出的电压更加平稳。
其主要原理是通过电容器的充放电来吸收和释放交流电信号中的高频脉动成分。
在充电时，电容器可以吸收一部分脉动成分；在放电时，电容器则会释放出积累的电荷，从而使输出的电压更加稳定。
三、稳流电路的工作原理稳流电路是为了在负载变化时，仍然能够保持输出电流恒定的电路。
其原理是通过负反馈控制电路的工作点，使得在负载变化时，电路可以自动调整输出电流，从而避免因负载变化而导致的输出电流波动。
四、稳压电路的工作原理稳压电路是为了在输入电压波动时，能够保持输出电压恒定的电路。
其工作原理主要包括串联稳压和并联稳压两种方式。
串联稳压是通过调整输出电压与输入电压之间的电压差，以维持输出电压稳定；而并联稳压则是通过电容器和电感器等元件来减小输入电压的波动，从而实现输出电压的稳定。
五、结论整流、滤波、稳流、稳压电路是电子电路中常见的几种基本电路，它们通过不同的原理和组合方式，可以实现对交流电信号的转换和处理，从而得到稳定的直流电信号输出。
在实际应用中，这些电路通常会被应用于各种电子设备和电源系统中，起到了至关重要的作用。
对这些电路的工作原理有深入的了解，对于电子工程领域的从业者来说，是非常重要的。
六、整流、滤波、稳流、稳压电路在电子设备中的应用上文我们已经介绍了整流、滤波、稳流、稳压电路的工作原理，接下来我们将重点谈谈这些电路在电子设备中的应用。
1. 整流电路的应用整流电路是将交流电信号转换成直流电信号的关键电路之一，广泛应用于各种电源设备和电子设备中。
整流滤波电路的工作原理
整流滤波电路的工作原理是将交流信号转换为直流信号，并对直流信号进行滤波以去除杂波。
该电路由整流器和滤波器两部分组成。
整流器的作用是将交流信号转换为直流信号。
常见的整流器有两种类型：半波整流器和全波整流器。
半波整流器只对输入信号的正半周进行整流，而全波整流器则对整个输入信号进行整流。
滤波器的作用是对整流后的信号进行滤波，确保输出信号的平滑度和稳定度。
常见的滤波器有两种类型：电容滤波器和电感滤波器。
电容滤波器通过将电容器连接到整流器的输出端，使得信号通过电容器时，低频信号得以通过而高频信号被滤除；而电感滤波器则通过将电感线圈连接到整流器的输出端，使得高频信号通过电感线圈时被滤除，而低频信号得以通过。
整流滤波电路的工作原理可以通过以下步骤来描述：
1. 输入的交流信号通过整流器进行整流，将负半周的信号全部转换为正半周的信号。
2. 整流后的信号通过滤波器进行滤波，去除高频杂波，使得输出信号更加平滑。
3. 经过滤波的信号即为直流信号，可用于驱动其他电路或设备的供电。
整流滤波电路常用于电源供应、无线通信等领域，可以提供稳定的直流电源，并减少输出信号中的杂散噪声。
直流电源是指输出电压恒定的电源，它是许多电子设备的重要组成部分。
直流电源的整流电路和滤波电路是直流电源中不可或缺的重要组成部分，它们起着将交流电转化为稳定的直流电的作用。
一、整流电路1. 整流器的作用整流器是将交流电信号转换为单向导通的电流的电子器件。
它通常由二极管或其他半导体器件构成。
当交流信号输入整流器时，整流器会使其中的电流只能单向流动，从而将交流电转化为直流电。
2. 常见的整流电路常见的整流电路有单相半波整流电路、单相全波整流电路、三相半波整流电路和三相全波整流电路。
其中，单相半波整流电路和单相全波整流电路是在单相电源下使用的，而三相半波整流电路和三相全波整流电路则是在三相电源下使用的。
3. 整流电路的特点整流电路能够将交流电转化为直流电，并且在整流过程中会有一定的电压损失。
在选择整流电路时，需要根据实际需求来确定是否需要使用滤波电路进行进一步处理。
二、滤波电路1. 滤波器的作用滤波器是指对电路中的信号进行滤波的电子器件。
在直流电源中，滤波器的作用是去除输出电压中的脉动成分，使得输出电压更加稳定。
常见的滤波器包括电容滤波器和电感滤波器。
2. 电容滤波器电容滤波器是一种常用的直流电源滤波器。
它通过在电路中串联一个电容器来实现滤波的效果。
当直流电压通过电容器时，电容器会储存电荷并平滑输出电压脉动。
电容滤波器适用于对工作频率较高的电路进行滤波。
3. 电感滤波器电感滤波器是另一种常见的直流电源滤波器。
它通过在电路中并联一个电感元件来实现滤波的效果。
电感元件对不同频率的电流有不同的阻抗，从而可以将高频脉动成分去除。
电感滤波器适用于对工作频率较低的电路进行滤波。
4. 深振滤波器深振滤波器是一种结合了电容滤波和电感滤波优点的新型滤波器。
它能够同时适用于高频和低频的滤波需求，具有较好的滤波效果和稳定性。
三、整流电路和滤波电路的应用1. 电子设备中的应用整流电路和滤波电路广泛应用于各种电子设备中，如手机充电器、电脑电源适配器、数码相机等。
关于整流滤波电路的总结和理解（配图）
220V交流电进过整流前后的对比图：，
图1
加滤波电容之后的波形图（输出短路、负载电阻无穷大、电容为100uF）：
图中绿色线为滤波之后的电压输出，基本为直流，波纹很小！（输入电压为220V，输出的直流电压为311V左右，为输入电压的1.414倍）
当负载电阻为400、滤波电容为100uF时的输出波形图：
明显可以看的到波纹很明显（输入电压为220V，此时的输出电压为277V左右，为输入电
压的1.2倍左右）
当负载电阻为100，电容仍为100uF时：
可以看出波纹更加明显（输出的电压为200左右）注：具体的电压和波纹计算公式见笔记和参考模电书
所选的测试电路：。
整流滤波电路的原理
整流滤波电路是一种常见的电路，它可以将交流电信号转换为直流电信号，并且通过滤波电路去除掉转换过程中产生的波纹或者高频噪声。
整流滤波电路一般由两部分组成：整流电路和滤波电路。
整流电路负责将交流信号转换为直流信号，而滤波电路则负责去除转换过程中产生的波纹或者高频噪声。
整流电路一般采用二极管进行实现。
当输入电压为正向时，二极管正向导通，允许电流通过；当输入电压为反向时，二极管反向截止，不允许电流通过。
通过这种方式，交流信号被转换为了单向导通的直流信号。
然而，由于整流电路的输出仍然存在波纹，因此需要使用滤波电路进一步处理。
滤波电路通常由电容器和电阻器组成。
电容器通过存储电荷的方式平滑输出电压，从而去除波纹成分；同时，电阻器通过阻碍电流的方式稳定输出电压，从而去除高频噪声。
整流滤波电路的工作原理可以简单描述为：输入的交流信号经过整流电路转换为单向导通的直流信号，然后通过滤波电路去除掉波纹和高频噪声，最终输出一段较为稳定的直流信号。
总之，整流滤波电路通过整流和滤波两个步骤，将输入的交流信号转换为稳定的直流信号。
这种电路在实际应用中广泛使用，例如电源适配器、电子设备的电源电路等。
试验名称:交流电及整流滤波电路
试验目的: 1、本实验的目的是掌握交流电路的基本特性及交流电各参数
的测量方法。
2、了解整流滤波电路的基本工作原理。
实验原理
1．
交流电路
正弦交流电的表达式如下，其曲线如图6.2.1-1所示。
)
sin()()sin()(21ϕωϕω+=+=t U t u t I t i P P
由此可见，正弦交流电的特性表现在正弦交流电的大小、变化快慢及初始值方面。
而它们分别由幅值（或有效值）、频率（或周期）和初相位来确定。
所以幅值、频率和初相位被称为正弦交流电的三要素。
幅值、频率值和有效值 1）
幅值
峰值或最大值，记为U P 或I P ，峰点电位之差称为“峰-峰值”，记为U P-P 和I P-P 。
显然P P P P P P I I U U 2,2==--。
2）
平均值
令i(t)、u(t)分别表示时间变化的交流电流和交流电压，则它们的平均值分别为
⎰⎰==
T
T
dt
t u T u dt t i T i 0
0)(1)(1 （2） 这里T 是周期，平均值实际上就是交流信号中直流分量的大小。
3）
有效值
在实际应用中，交流电路中的电流或电压往往是用有效值而不是用幅值来表示。
许多交流电流或电压测量设备的读数均为有效值。
有效值采用如下定义：
1
2
201
2201[()]1[()]T T
I i t dt T U u t dt T ===⎰⎰ （3）
（1） 周期与频率
正弦交流电通常用周期（T ）或频率（f ）来表示交变的快慢，也常常用角频率（ω）来表示，这三者之间的关系是
f
T T f ππω221===
（4）
需要指出的是：同频率正弦交流电的和或差均为同一频率的正弦交流电。
此外，正弦交流电对于时间的导数（
dt
t di )
(）或积分（⎰dt t i )(）也仍为同一频率的正弦交流电。
这在技术上具有十分重要的意义。
（2） 初相位
交流电t=0时的相位（φ）称为交流电的初相位。
它反映了正弦交流电的初始值。
2．
整流和滤波
整流电路的作用是把交流电转换成直流电，严格地讲是单方向大脉动直流电，
而滤波电路的作用是把大脉动直流电处理成平滑的脉动小的直流电。
（1） 整流原理
利用二极管的单向导电性可实现整流。
1）
半波整流
D 是二极管，R L 是负载电阻。
若输入交流电为
t U t u P i ωsin )(= （5）
则经整流后输出电压u 0(t)为（一个周期内） u 0(t)=t U P ωsin πω≤≤t 0
0 πωπ2≤≤t （6）
其相应的平均值（即直流平均值，又称直流分量）
⎰≈==T P P U U dt t u T u 000318.01
)(1π
（7）
2） 全波桥式整流
前述半波整流只利用了交流电半个周期的正弦信号。
为了提高整流效率，使
交流电的正负半周信号都被利用，则应采用全波整流，现以全波桥式整流为例，其电路和相应的波形如图6.2.1-3所示。
若输入交流电仍为
t U t u P i ωsin )(= （8）
则经桥式整流后的输出电压u 0(t)为（一个周期） t
U u t U u P P ωωsin sin 00-==
π
ωππ
ω20≤≤≤≤t t
（9）
其相应直流平均值为
⎰≈==T P P U U dt t u T u 000637.02
)(1π
（10）
由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均电压比半波整流提高了一倍（忽略整流内阻时）。
（2） 滤波电路
经过整流后的电压（电流）仍然是有“脉动”的直流电，为了减少被波动，通常要加滤波器，常用的滤波电路有电容、电感滤波等。
现介绍最简单的滤波电路。
电容滤波电路
电容滤波器是利用电容充电和放电来使脉动的直流电变成平稳的直流电。
我们已经知道电容器的充、放电原理。
图6.2.1-4所示为电容滤波器在带负载电阻后的工作情况。
设在t 0时刻接通电源，整流元件的正向电阻很小，可略去不计，在t=t 1时，U C 达到峰值为i U 2。
此后U i 以正弦规律下降直到t 2时刻，二极管D 不再导电，电容开始放电，U C 缓慢下降，一直到下一个周期。
电压U i 上升到和U C 相等时，即t 3以后，二极管D 又开始导通，电容充电，直到t 4。
在这以后，二极管D 又截止，U C 又按上述规律下降，如此周而复始，形成了周期性的电容器充电放电过程。
在这个过程中，二极管D 并不是在整个半周内都导通的，从
图上可以看到二极管D只在t3到t4段内导通并向电容器充电。
由于电容器的电压不能突变，故在这一小段时间内，它可以被看成是一个反电动势（类似蓄电池）。
由电容两端的电压不能突变的特点，达到输出波形趋于平滑的目的。
经滤波后的输出波形如图6.2.1-5所示。
试验仪器：
示波器、数字万用表、函数信号发生器、半波/全波整流及滤波电路
实验内容：
1、调节函数信号发生器，发出信号500HZ纯正弦交流电，在1—15V之间选8个值，用示波器观测峰-峰值U P-P，同时用数字万用表测量对应的有效值，用ORIGIN作出U有效—U P-P图，并拟合直线，得到拟合直线的斜率。
01
2
3
4
5
6
U 有效\V
U P-P \V
用ORIGIN 作图得拟合直线斜率K=0.35046，由已给出的斜率相对误差计算公式
1//(1/k
k k
∆=-， 知相对误差为0.975%
2、试验整流波形测量
1半波整流
输入信号：交流电500Hz ，U p-p =10v 数字万用表测量
示波器测量
交流有效值01
2
P U U =
直流理论值0p
U u π
=
U 总有效=√1.732+0.622=1.84V,理论值U 有效
=2.4V 。
半波整流波形图
-4
-2
024681012141618
0123
4
5
U \V
X
全波整流
输入信号：交流电500Hz ，U p-p =10v 数字万用表测量
示波器测量 交流有效值0P U =
直流理论值0
2p
U u π
=
U 总有效
=√1.392+2.732=3.50V
，U 有效=3.11V 整流波形
-101234567
1
2
3
4
5
U \V
T
2半波整流
输入信号：交流电500Hz ，U p-p =2v 数字万用表测量
示波器测量
交流有效值01
2
P U U =
直流理论值0p
U u π
=
U 总有效
=√0.232+0.302=0.33V,U 有效=0.45v 。
整流波形
0123456
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
U \V
T
全波整流
输入信号：交流电500Hz ，U p-p =2v 数字万用表测量
示波器测量 交流有效值0P U =
直流理论值0
2p
U u π
=
U 总有效=√0.212+0.332 =0.35V,U 有效=0.49V 。
整流波形
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
-0.1
0.00.10.20.30.4
0.50.60.70.8U \V
T
实验滤波电路测量
输入信号：交流电500Hz ，U p-p =10v 1、半波整流滤波电路
整流波形
-0.5
0.00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
0.0
0.20.40.6
0.8
1.0
U \V
T
2、全波整流滤波电路 整流波形
-1012345
678
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
U \V
T
总结：
在输入端正弦交流信号相同、不变的情况下，从半波整流、到全波整流、再到滤波，电路输出端的直流、交流成分的变化规律 将数据汇总,如下表:
我们发现从半波整流、到全波整流、再到滤波，电路输出端直流成分越来越高,交流成分越来越低。
思考题
1． 峰-峰值为1V 的正弦波，它的有效值是多少？ 答:有效值
P-P U 0.354V =
==有效值 2． 整流、滤波的主要目的是什么？
答:目的为减少交流成分,增加直流成分.在一些非用直流不可的场合,可以将交流变直流.
3． 要将220V50Hz 的电网电压变成脉动较小的6V 直流电压，需要什么元件？
答:需要的元件有:电感,电容,二极管.电感用来降低电压,电容和二极管用来整流滤波,将交流电变直流电。
