整流滤波
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整流滤波稳压电路实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过搭建整流滤波稳压电路,验证其在直流电源中的稳压性能,并观察其对输入信号的整流和滤波效果。
二、实验原理。
整流滤波稳压电路是由整流电路、滤波电路和稳压电路组成的。
整流电路主要用于将交流电转换为直流电,滤波电路则用于对直流电进行滤波处理,去除交流成分,最终稳压电路则用于保持输出电压的稳定性。
三、实验器材。
1. 电压表。
2. 电流表。
3. 二极管。
4. 电容。
5. 电阻。
6. 直流电源。
四、实验步骤。
1. 按照电路图搭建整流滤波稳压电路。
2. 接通直流电源,观察电压表和电流表的读数。
3. 测量输出电压的稳定性。
4. 更换不同数值的电容和电阻,观察输出波形的变化。
五、实验结果。
通过实验,我们观察到整流滤波稳压电路能够有效地将交流电转换为直流电,并且能够对直流电进行滤波处理,去除交流成分,使输出电压更加稳定。
在更换不同数值的电容和电阻后,我们也观察到输出波形的变化,进一步验证了整流滤波稳压电路的性能。
六、实验分析。
整流滤波稳压电路在电子电路中具有重要的应用价值,它能够有效地将交流电转换为直流电,并且能够对直流电进行滤波处理和稳压,保证电路工作的稳定性和可靠性。
因此,对整流滤波稳压电路的研究和实验具有重要的意义。
七、实验总结。
通过本次实验,我们深入了解了整流滤波稳压电路的工作原理和性能特点,掌握了搭建和调试整流滤波稳压电路的方法,并且验证了其在直流电源中的稳压性能。
同时,我们也发现了一些问题和不足之处,对于整流滤波稳压电路的进一步研究提出了一些建议。
八、实验改进。
在今后的实验中,我们可以尝试使用不同类型和数值的电容和电阻,以及不同的整流和稳压电路,进一步探究整流滤波稳压电路的性能和应用范围。
同时,我们也可以结合实际工程应用,对整流滤波稳压电路进行优化和改进,提高其稳定性和可靠性。
通过本次实验,我们对整流滤波稳压电路有了更深入的了解,同时也积累了丰富的实验操作经验,这对我们今后的学习和科研工作都具有重要的意义。
物理实验中心实验指导书整流、滤波与稳压电路ﻬ整流、滤波与稳压电路整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电.整流电路由整流器件组成。
滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分,增加直流成分。
滤波电路直接接在整流电路后面,通常由电容器,电感器和电阻器按照一定的方式组合而成.作用是把脉动的直流电变为平滑的直流电供给负载.稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。
直流电源的方框图如图1所示。
滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同,实现滤波。
电容器C对直流开路,对交流阻抗小,所以CL对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此L 应与负载串联.经过滤波电路后,既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量,改变了交直流成分的比例,减小了电路的脉动系数,改善了直流电压的质量。
一、实验目的1。
了解整流、滤波电路的作用.2。
进一步熟悉示波器的使用.3。
观察单相半波、单相桥式及单相桥式整流电容滤波电路的输入、输出电压波形。
二、实验原理为方便分析,把二极管当作理想器件,即认为它加上正向电压导通时电阻为零,加上反向电压截止时电阻为无穷大.电容器在电路中有储存和释放能量的作用,电源供给的电压升高时,它把部分能量储存起来,而当电源电压降低时,就把能量释放出来,从而减少脉动成分,使负载电压比较平滑。
1。
单相半波整流电路电路如图2所示。
设在输入交流电压正半周:A端为正、B端为负,二极管因承受正向电压而导通,电流I L通路是A-V1—RL-B。
忽略二极管正向压降时,输入电压全部加在负载R L上。
在输入交流电压负半周:B端为正、A端为负,二极管因承受反向电压而截止。
输入电压几乎全部降落在二极管V上,负载RL上电压基本为零。
图1 直流稳压电路方框图由图5可见,在交流电一个周期内,二极管半个周期导通半个周期截止,以后周期重复上述过程.2.单相桥式整流电路电路如图3所示。
设在输入交流电压正半周:A端为正、B端为负,即A点电位高于B点电位。
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。
实验六整流、滤波、稳压电路一、实验目的1.掌握桥式整流的特点。
2.了解稳压电路的组成和稳压作用。
3.熟悉集成三端可调稳压器的使用。
二、实验属性验证性实验三、实验仪器设备及器材1.试验台2.示波器3.数字万用表四、预习要求1.二极管全波整流的工作原理及整流输出波形。
2.整流电路分别接电容、稳压管时的工作原理及输出波形。
3.熟悉集成三端可调稳压器的工作原理。
五、实验内容与步骤首先校准示波器1.桥式整流:按图 8-1 接线,在输入端接入交流 14V 电压,调节 W2 使 I0= 50mA时,测出 Vo,同时用示波器的 DC 档观察输出波形并记入表 8-1 中。
表8-1图8-1 仿真参考电路2.加电容滤波:上述实验电路不动,在桥式整流后面加电容滤波,如图8-2 接线,测量接电容的情况下输入电压V0 及输出电流I0 ,同时用示波器的DC 档观察输出波形并记入表8-2 中。
表8-2图8-2 仿真参考电路3.加稳压二极管上述电路不动,在电容后面加稳压二极管电路,如图8-3 接线,在接通交流14V 电源后,调整W2 使I0 分别为10mA、15mA、20 mA 时,测出V AO 和V0,并用示波器的DC 档观测波形,记入表8-3 中。
、表8-3图8-3仿真参考电路当I0=10mA时当I0=15mA时当I0=20mA时六、实验报告1.总结桥式整流的特点。
答:脉动较小,使用的整流器件较全波整流时多一倍,整流电压脉动与全波整流相同,每个器件所承受的反向电压为电源电压峰复值。
2.说明滤波电容 C 的作用。
C有关答:滤波。
输出电压的脉动程度与平均值与放电时间常数RL3.总结稳压二极管的稳压作用和可调三端稳压器的稳压作用。
答:稳压二极管:稳定电压,稳压值是固定的,并联在电路上,功率较小,主要用在电路中稳定某一点的工作电压,多应用在控制电路,在击穿情况下才起控制作用的。
可调三端稳压器:稳定电压,稳压值是可调,串联在电路上,功率较大,主要用在为整个或部分电路提供稳定或可调的供电电源,多用在供电电路,不能击穿。
高频脉冲整流滤波电路
高频脉冲整流滤波电路的主要功能是将高频脉冲电压整流和滤波,将其转换成直流电压。
以下是对该电路的具体描述:
1.高频变压器次级线圈上的100kHz高频脉冲电压,通过整流二极管(MBR1060肖特基二极管)进行整流。
这种二极管具有较低的损耗和较高的整流效率。
2.整流后的脉冲电压含有大量高频自激振荡和射频干扰,因此需要使用RC吸收网络进行吸收。
这个RC吸收网络由电容C4和电阻R2组成,它们并联在整流二极管的两端。
3.在这个电路中,大容量滤波电容Cl和小容量高频滤波电容C2(例如0.01微法拉)相并联。
这种一大一小的电容配置在电源电路中很常见,用于滤除低频噪声(由大电容Cl处理)和高频噪声(由小电容C2处理)。
4.高频脉冲整流滤波电路可以降低电网中的高频干扰成分。
希望以上信息可以帮到你,如需了解更多信息,建议咨询专业人士。
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。
整流滤波的工作原理
整流滤波是一种电子电路技术,用于将交流信号转换成直流信号。
其工作原理如下:
1. 整流:整流滤波器的第一步是将输入的交流信号转换为直流信号。
这通常通过使用二极管来实现。
二极管只允许电流在一个方向上通过,因此它可以将交流信号的负半周去除,只保留正半周。
2. 平滑滤波:经过整流之后,输出信号仍然包含了部分脉动,因为交流信号的频率较高。
平滑滤波的作用是减小这些脉动,使输出信号更接近直流信号。
平滑滤波通常使用电容器来实现。
电容器可以储存电荷,并且在负半周期间释放电荷,从而平滑输入信号。
综合起来,整流滤波的工作原理是将输入的交流信号经过整流得到只包含正半周的信号,然后通过平滑滤波来减小信号中的脉动,最终得到一个近似直流的输出信号。
整流滤波电路r断路
当整流滤波电路中的电阻R断路时,整流滤波电路的工作将受到影响。
在整流滤波电路中,电阻R起到限制电流流动的作用。
当电阻R断路时,电流将无法通过该电阻,而会沿着其他可用路径流动。
这会导致以下几个影响:
1. 电流过大:由于电阻R断路,电路中的总电阻变小,而电压源(如交流电源)提供的电压保持不变。
根据欧姆定律,电流等于电压除以电阻,因此电流将变大。
这可能会导致其他元件受到过大电流的损坏。
2. 过滤效果下降:整流滤波电路中的电阻R还起到滤波的作用,它通过将部分高频信号分流到地,从而实现滤波效果。
当电阻R断路时,滤波效果将下降,无法有效滤除高频信号,从而影响整流滤波电路的性能。
3. 输出波形畸变:整流滤波电路的主要作用是将输入交流信号转换为直流信号。
当电阻R断路时,如前所述,电流过大,这会导致输出波形的畸变。
直流信号的纯度和稳定性将受到影响。
因此,当整流滤波电路中的电阻R断路时,需要及时修复或更换电阻R,以保证电路的正常运行和性能。
详解4种整流、5种滤波电路1、变压电路通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。
电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。
初级绕组用来输入电源交流电压,次级绕组输出所需要的交流电压。
通俗的说,电源变压器是一种电→磁→电转换器件。
即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场,磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。
次级接上负载时,电路闭合,次级电路有交变电流通过。
变压器的电路图符号见图2-3-1。
2、整流电路经过变压器变压后的仍然是交流电,需要转换为直流电才能提供给后级电路,这个转换电路就是整流电路。
在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性,将方向变化的交流电整流为直流电。
(1)半波整流电路半波整流电路见图2-3-2。
其中B1是电源变压器,D1是整流二极管,R1是负载。
B1次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压,波形如图 2-3-3(a)所示。
0~π期间是这个电压的正半周,这时B1次级上端为正下端为负,二极管D1正向导通,电源电压加到负载R1上,负载R1中有电流通过;π~2π期间是这个电压的负半周,这时B1次级上端为负下端为正,二极管D1反向截止,没有电压加到负载R1上,负载R1中没有电流通过。
在2π~3π、3π~4π等后续周期中重复上述过程,这样电源负半周的波形被“削”掉,得到一个单一方向的电压,波形如图2-3-3(b)所示。
由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化,我们称其为脉动直流。
设B1次级电压为E,理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出:整流二极管D1承受的反向峰值电压为:由于半波整流电路只利用电源的正半周,电源的利用效率非常低,所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用,一般电源电路中很少使用。
(2)全波整流电路由于半波整流电路的效率较低,于是人们很自然的想到将电源的负半周也利用起来,这样就有了全波整流电路。
全波整流电路图见图2-3-6。
相对半波整流电路,全波整流电路多用了一个整流二极管D2,变压器B1的次级也增加了一个中心抽头。
交流电经过二极管半波整流电容滤波后的变化过程交流电经过二极管半波整流电容滤波后的变化过程可以分为三个阶段:整流、滤波和稳压。
首先,我们来看整流阶段。
交流电是一种周期性变化的电流,包含正半周和负半周两个部分。
在整流阶段,二极管只允许正向电流通过,而阻止反向电流的流动。
所以在正半周中,交流电可以直接通过二极管流动;而在负半周中,二极管会截断电流,不允许其通过。
这样,经过整流后,负半周的部分被截断,而正半周的部分得以保留。
接下来是滤波阶段。
由于交流电是周期性变化的,经过整流后的电流仍然是波动的,存在着纹波。
为了消除这种纹波,需要进行滤波处理。
在半波整流电路中,通常会使用电容来进行滤波。
当正半周的电流通过二极管流入电容时,电容会充电,此时电容器被放在交流电源输出端。
当负半周的电流无法通过二极管时,电容器不会被放电。
由于电容的特性,它可以储存电荷并保持电压的稳定性,所以在整流后的电流通过电容器时,电容器会释放电荷,使得输出端的电压维持在一定水平,从而消除了交流电的纹波。
最后是稳压阶段。
经过滤波后的电压仍然存在一定的波动,但已经明显减小。
在稳压阶段,我们通常会使用稳压二极管(Zener二极管)或者稳压器来进一步将电压稳定下来。
稳压二极管是一种特殊的二极管,其结构使得它在一定的工作电压下,可以平稳地将电压稳定在一个固定的水平。
而稳压器则是一种电路,通过一系列电子元件的组合,将不稳定的电压转化为稳定的输出电压。
这样,经过稳压阶段后,输出端的电压会变得更加稳定,减小电压的波动。
总结起来,交流电经过二极管半波整流电容滤波后的变化过程包括整流、滤波和稳压三个阶段。
整流阶段通过二极管将正半周的电流流动保留下来,而滤波阶段通过电容将波动的输出电流转化为稳定的输出电压,最后在稳压阶段通过稳压二极管或稳压器进一步稳定输出电压。
这样,经过这些变化过程,我们可以得到稳定的直流电压输出。
桥式整流滤波后的波形桥式整流滤波电路是一种常见的电路配置,用于将交流电转换为直流电并去除电源中的纹波。
在桥式整流滤波电路中,通过使用四个二极管和两个滤波电容器,可以实现对输入交流电的整流和滤波。
桥式整流滤波电路的工作原理是利用二极管的导通特性,将输入的交流电信号转换为单方向的直流电信号。
具体来说,当输入的交流电信号的正半周时,D1和D3导通,电流通过它们流向负载。
而在输入信号的负半周时,D2和D4导通,电流通过它们流向负载。
通过这种方式,桥式整流电路可以将输入信号的负半周也转换为正向的电流。
在桥式整流滤波电路中,滤波电容器起到平滑输出电流的作用。
在导通的时候,滤波电容器会充电,而在截止的时候则会放电。
通过这种方式,滤波电容器可以将输入信号的纹波电压平滑,从而得到较为稳定的直流输出电压。
通过桥式整流滤波电路,我们可以得到如下图所示的波形:__| |______________________________| |______________________________如图所示,整流和滤波后的波形呈现出了一个稳定的直流信号,几乎没有纹波。
这是因为桥式整流滤波电路通过了交流信号的整流和滤波过程,将输入信号中的纹波电压去除,从而得到了一个平滑的直流输出。
需要注意的是,尽管桥式整流滤波电路可以有效地去除输入信号中的纹波电压,但在输出中仍然会存在一些纹波。
这是由于滤波电容器无法完全平滑输出电流,导致输出中仍然存在一些波动。
为了进一步减小纹波,可以通过增大滤波电容器的容值或者增加滤波电路的级数来实现。
总结起来,桥式整流滤波电路是一种常用的电路配置,用于将交流电转换为直流电并去除电源中的纹波。
通过整流和滤波的过程,桥式整流滤波电路可以得到一个稳定的直流输出信号。
然而,为了进一步减小纹波,可以采取一些额外的措施。
桥式整流滤波电路在实际应用中具有广泛的用途,例如在电源适配器、电子设备等领域中都可以看到其身影。
整流滤波电路实验注意事项整流滤波电路是电子实验中常见的一种电路,用于将交流电信号转换成直流电信号。
在进行整流滤波电路实验时,有一些注意事项需要遵守,以确保实验的顺利进行和安全性。
在实验中应注意避免插入任何网络地址,特别是涉及到电路的连接和操作步骤时,应用清晰明了的文字描述,而不是直接插入网址。
这样可以避免读者在实验过程中被转移到其他页面,从而影响实验的进行。
在文章中不得包含数学公式或计算公式。
整流滤波电路实验主要涉及到电路的连接和实际操作,不需要过多的数学计算。
因此,在文章中应以简洁明了的语言描述电路连接和实验步骤,避免使用数学公式或计算公式。
第三,确保文章内容的独一性,避免内容重复出现。
在进行整流滤波电路实验时,可能会涉及到一些基础的电子知识和实验原理,但在文章中应避免重复介绍这些内容。
可以简要提及相关知识点,但重点应放在实验步骤和实验结果的描述上。
为了使文章结构合理,段落明晰,可以使用适当的标题来组织文章。
可以根据实验的不同阶段或重点,设置相应的标题,以增强阅读的流畅性。
例如,可以设置“实验材料准备”、“电路连接步骤”、“实验结果分析”等标题,使读者能够更好地理解文章的内容。
在文章中不得使用或插入任何形式的图片链接。
实验过程中可能会有一些实验装置或电路连接图,但应以文字的形式进行描述,而不是直接插入图片链接。
这样可以避免读者在阅读过程中需要点击链接来查看图片,增加了阅读的流畅性。
应避免使用依赖图像的语句,如“如图所示”等字眼。
这样可以使文章更加准确和清晰,不会因为缺少图片而造成理解上的困惑。
文章中不应反复提出同一个问题。
在进行整流滤波电路实验时,可能会遇到一些问题或难点,但在文章中应统一进行解答和说明,而不是多次提出同一个问题。
这样可以使文章更加简洁明了,避免读者重复阅读相同的问题。
在文章中不必过多自我介绍,应着重刻画实验内容和实验过程。
读者更关注实验的方法和结果,而不是作者的个人背景。
因此,在文章中应注重实验内容的描述和分析,以及实验结果的总结和讨论。
实验简介
在现代共农业生产和日常生活中,广泛地使用着交流电。
主要原因是与直流电相比,交流电在产生、输送和使用方面具有明显的优点和重大的经济意义。
例如在远距离输电时,采用较高的电压可以减少线路上的损失。
对于用户来说,采用较低的电压既安全又可降低电器设备的绝缘要求。
这种电压的升高和降低,在交流供电系统中可以很方便而又经济地由变压器来实现。
此外,异步电动机比起直流电动机来,具有构造简单、价格便宜,运行可靠等优点。
在一些非用直流电不可的场合,如工业上的电解和电镀等,也可利用整流设备,将交流电转化为直流电。
交流电的电压(或电流)随时间作周期性变化。
实际上,所谓交流电包括各种各样的波形,如正弦波、方波、锯齿波等。
本实验中,我们主要讨论正弦交流电。
其原因在于,正弦交流电在工业中得到广泛的应用,它在生产、输送和应用上比起直流电来有不少优点,而且正弦交流电变化平滑且不易产生高次谐波,这有利于保护电器设备的绝缘性能和减少电器设备运行中的能量损耗。
另外各种非正弦交流电都可由不同频率的正弦交流电叠加而成(用傅里叶分析法),因此可用正弦交流电的分析方法来分析非正弦交流电。
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。
了解整流滤波电路的基本工作原理。
实验原理
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。
(1)
由此可见,正弦交流电的特征表现在整弦交流电的大小、变化快慢及初始值三方
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、初相位被称为正弦交流电的三要素。
●幅值、平均值和有效值
–幅值
峰值或最大值,记为或,峰点电位之差称为“峰-峰值”,记为
和。
显然。
–平均值
令、分别表示随时间变化的交流电流和交流电压,则它们的
平均值分别为
(2)
这里是周期,平均值实际上就是交流信号中直流分量的大小,所
以图6.2.1-1所示的正弦交流电的平均值为0。
–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:
(3)
●周期与频率
正弦交流电通常用周期或频率来表示交变的快慢,也常常用角频率
来表示,这三者之间的关系是
(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倒数或积分也仍为同一频
率的正弦交流电。
这在技术上具有十分重要的意义。
●初相位
交流电时的相位称为交流电的初相位。
它反映了正弦交流电的初
始值。
⏹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。
●整流原理
利用二极管的单向导电性可实现整流。
–半波整流
图6.2.1-2中D是二极管,是负载电阻。
若输入交流电为
(5)
则整流后输出电压为(一个周期内)
(6)
其相应的平均值(即直流平均值,又称直流分量)
(7)
–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
滤波效率,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
(8)
则经桥式整流后的输出电压为(一个周期)
(9)
其相应直流平均值为
(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)。
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。
设在时刻接通电源,整流元
件的正向电阻很小,可略去不记,在时,达到峰值为。
此后以正弦规律下降直到时刻,二极管D不再导电,电容开始
放电,缓慢下降,一直到下一个周期。
电压上升到和相等时,
即以后,二极管D又开始导通,电容充电,直到。
在这以后,
二极管D又截止,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只在到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。
经滤波后输出的波形如图6.2.1-5所示。
–型滤波
前述电容滤波的输出波形脉动系统仍较大,尤其是负载电阻较小
时。
除非将电容容量增加(实际应用时难于实现)。
在这种情况下,
要想减少脉动可利用多级滤波方法,此时再加一级低通滤波电
路,如图6.2.1-6所时,这种电路也称型滤波电路。
由图可见,型滤波是在电容之后又加了一级滤波,使得输
出电压更平滑(但输出电压平均值要减少)。
实验内容
⏹测量交流电压(或电流)
选择信号发生器(XD-8)的频率为500Hz,测出信号发生器15V挡从1V-15V 的输出电压。
●用数字多用表测量电压的有效值,计算峰-峰值。
●用示波器观察及测量其电压峰峰值,计算有效值,画出波形图。
在坐标纸上画出上面两组数据曲线(示波器读数作x轴坐标,数字多用表读数作y作轴坐标),计算相对误差。
⏹整流波形的测量,实验电路如图6.2.1-7所示
●用数字多用表分别测量半波整流和全波整流的输入电压、输出电压
,计算平均值。
●用示波器观察半波整流和全波整流的输入信号和输出信号,分别画
出、的图形。
●用示波器测量半波整流和全波整流的输入信号和输出信号,计算平
均值、有效值
⏹滤波电路
实验电路图按图6.2.1-4接线
●不加滤波电容,调节信号发生器输出电压,使,测。
●加滤波电容,调节信号发生器输出电压,使,测。
实验按图6.2.1-6电路接线。
调节信号发生器输出电压,使,测。
●用示波器观察两个滤波电路的输入、输出波形,画出波形图。
⏹测交流电路的频率响应和相位
让图6.2.1-8所示的两电路分别通过1kHz、10kHz、100kHz的交流信号,观察其输出信号的幅度随频率变化的情况,以及输出信号相位变化的情况。
⏹整流器特性
如果整流器具有前面所描述的理想特性,那么无论在什么电压下,整流平均电压都应同交流电压的幅度成正比。
也就是说,直流电压表上的直流刻度和交流电压表上的交流刻度将只相差一个常数转换因子。
但实际上,常常只是在电压足够高时直流电压才与交流电压近似成正比,而在小电压下,则更接近于与交流电压的平方成正比。
按图6.2.1-7电路所示,用数字多用表测、,并作直流电压随交流电压变化的曲线。
清注意两者成正比的电压范围。
设计性内容
⏹自行设计方案将220V 50HZ的电网电压变成脉动较小的6V直流电压。
实验重点
⏹用实验的方法验证正弦波交流电的有效值和峰-峰值之间理论上的关
系。
⏹通过整流滤波电路若干输入、输出电压参数的测量,加深对半波整流/
滤波、全波整流/滤波电路的工作原理的理解,并就实验过程中测量的数值和理论上有所差异的现象,能给出合理的分析。
实验难点
⏹滤波电路的工作原理。
思考题
⏹峰-峰值为10 V的正弦波,它的电压有效值是多少?在理论上,正弦
交流电的直流成分的值是多少?如果在半波、全波整流的电路的输入端,加载峰?峰值为10V,频率为500Hz的正弦交流电,输出端信号的直流成分的值各是多少?实际测量得到的值,是偏大、还是偏小?为什么?
⏹峰-峰值为10V的正弦交流电,经过"理想的"全波整流和滤波后,即:
不计及整流二极管内阻和空载(RL = ∞)情况下,最后输出端的直流电压最大不超过多少?为什么?。