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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⎰⎰==TTdtt u T u dt t i T i 00)(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：122012201[()]1[()]T TI 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fT 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（dtt 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。
整流滤波电路工作原理整流滤波电路是电子电路中常见的一种电路，它的主要作用是将交流电信号转换为直流电信号，并对直流信号进行滤波处理，使其更加稳定。
整流滤波电路广泛应用于各种电子设备中，如电源适配器、电视机、音响等，起着至关重要的作用。
首先，我们来了解一下整流电路的工作原理。
整流电路的作用是将交流电信号转换为直流电信号。
在整流电路中，常见的元件是二极管。
当输入信号为正半周时，二极管导通，电流通过；当输入信号为负半周时，二极管截止，电流不通过。
通过这样的工作原理，整流电路可以将交流信号转换为单向的直流信号。
接下来，我们来了解一下滤波电路的工作原理。
在整流电路中，由于二极管的导通和截止，输出信号会出现脉动，即包含有交流成分。
为了消除这些交流成分，需要加入滤波电路。
滤波电路通常采用电容器或电感器等元件，通过它们的存储和释放能量的特性，可以将交流成分滤除，使输出信号更加平稳。
整流滤波电路的工作原理可以用一个简单的比喻来解释。
整流电路就像一个门，只允许正方向的人通过，不允许反方向的人通过；而滤波电路就像一个平稳的道路，将通过门的人的脉动行为变得平稳。
通过这样的组合，整流滤波电路可以将交流信号转换为稳定的直流信号。
在实际应用中，整流滤波电路的工作原理对于电子设备的稳定性和性能有着重要的影响。
合理设计整流滤波电路，可以有效地提高电子设备的工作效率和稳定性，减小电路中的波动和噪音，提高信号的纯净度和稳定性。
因此，在电子电路设计中，对整流滤波电路的工作原理有着深入的理解是非常重要的。
总之，整流滤波电路的工作原理是将交流电信号转换为直流电信号，并通过滤波处理使其更加稳定。
通过合理设计整流滤波电路，可以提高电子设备的性能和稳定性，为人们的生活和工作带来更好的体验。
希望通过本文的介绍，读者可以对整流滤波电路的工作原理有更加清晰的认识，为日后的学习和工作提供帮助。
电源的整流滤波原理图详解（五种滤波整流电路）五种滤波整流电路介绍一、有源滤波电路为了提高滤波效果，解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互矛盾的问题，在RC电路中增加了有源器件-晶体管，形成了RC有源滤波电路。
常见的RC有源滤波电路如图Z0716所示，它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接而成的电路。
该电路的优点是：1．滤波电阻Rb接于晶体管的基极回路，兼作偏置电阻，由于流过Rb的电流入很小，为输出电流Ie的1／（1＋β），故Rb可取较大的值（一般为几十kΩ），既使纹波得以较大的降落，又不使直流损失太大。
2．滤波电容C2接于晶体管的基极回路，便可以选取较小的电容，达到较大电容的滤波效果，也减小了电容的体积，便于小型化。
如图中接于基极的电容C2折合到发射极回路就相当于（1＋β）C2的电容的滤波效果（因ie=（1+β）ib之故）。
3．由于负载凡接于晶体管的射极，故RL上的直流输出电压UE≈UB，即基本上同RC 无源滤波输出直流电压相等。
这种滤波电路滤波特性较好，广泛地用于一些小型电子设备之中。
二、复式滤波电路复式滤波电路常用的有LCГ型、LCπ型和RCπ型3种形式，如图Z0715所示。
它们的电路组成原则是，把对交流阻抗大的元件（如电感、电阻）与负载串联，以降落较大的纹波电压，而把对交流阻抗小的元件（如电容）与负载并联，以旁路较大的纹波电流。
其滤波原理与电容、电感滤波类似，这里仅介绍RCπ型滤波。
图Z0715（c）为RCπ型滤波电路，它实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
其滤波原理可以这样解释：经过电容C1滤波之后，C1两端的电压包含一个直流分量与交流分量，作为RC2滤波的输入电压。
对直流分量而言，C2可视为开路，RL 上的输出直流电压为：对于交流分量而言，其输出交流电压为：若满足条件则有由式可见，R愈小，输出的直流分量愈大；由式可见，RC2愈大，输出的交流分量愈小。
为什么交流电整流滤波后电压会升高交流电压直接作用于负载时，电压随时间从零到最大值不断变化，那么有效值肯定低于最大值，约为最大值的0.707倍。
也就说实测AC220V的电压其实他的峰值是220÷0.707≈311V整流后电压仍然随时间从零到最大值不断变化，但有了滤波电容后，情况就不同了，当电压瞬时值大于某个值时，电源除了向负载提供能量外，还将一部分能量储存于电容器。
当交流电电压瞬时值小于电容器两端电压时电容器向负载放电，即负载两端电压保持与电容器两端电压基本相等。
所以如果在负载不是很大的情况下交流电整流滤波后电压大概是300V左右。
假如电容器容量足够大和放电电流很小的场合下可以达到交流电的峰值。
电路板为什么用直流电？电子电路里用到的集成放大电路，运算放大电路、逻辑电路等很多电路都要用到晶体管这个电子元件。
而晶体管在电路里有两个工作点很重要，一个是静态工作点，一个是动态工作点。
而静态工作点能够影响动态工作点并且可直接影响集成电路的性能。
放大信号是否失真啊之类的。
所以静态工作点的设定是十分十分重要的，而静态工作点是工作在直流状态下的，所以电路板供电都用的是直流电。
输入输出用的交流电多些。
静态工作点定义所谓静态工作点就是输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些电流、电压的数值可用BJT特性曲线上一个确定的点表示，该点习惯上称为静态工作点Q ，设置静态工作点的目的就是要保证在被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放大状态。
可以通过改变电路参数来改变静态工作点，这就可以设置静态工作点。
若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真（静态工作点偏高）或截止失真（静态工作点偏低）。
所谓静态工作点，是指当放大电路处于静态时，电路所处的工作状态。
在Ic/UCE 图上表现为一个点，即当确定的UCC、RB、RC和晶体管状态下产生的电路工作状态。
第一节整流电路电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。
整流，就是把交流电变为直流电的过程。
利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。
下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。
一、半波整流电路图5-1、是一种最简单的整流电路。
它由电源变压器B、整流二极管D和负载电阻R fz，组成。
变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D再把交流电变换为脉动直流电。
下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器次级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。
在0～π时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。
此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻R fz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。
这时D承受反向电压，不导通，R fz，上无电压。
在2π～3π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过R fz，在R fz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压U sc。
以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。
不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压U sc=0.45e2）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
二、全波整流电路如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。
图5-3是全波整流电路的电原理图。
全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。
变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a、e2b，构成e2a、D1、R fz与e2b、D2、R fz，两个通电回路。
整流滤波电路桥式整流滤波电路一：[整流滤波电路]几种滤波整流电路的介绍总结（一）一、有源滤波电路为了提高滤波效果，解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互矛盾的问题，在RC电路中增加了有源器件-晶体管，形成了RC有源滤波电路。
常见的RC有源滤波电路如图Z0716所示，它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接而成的电路。
该电路的优点是：1．滤波电阻Rb 接于晶体管的基极回路，兼作偏置电阻，由于流过Rb 的电流入很小，为输出电流Ie的1／（1＋β），故Rb可取较大的值（一般为几十k Ω），既使纹波得以较大的降落，又不使直流损失太大。
2．滤波电容C2接于晶体管的基极回路，便可以选取较小的电容，达到较大电容的滤波效果，也减小了电容的体积，便于小型化。
如图中接于基极的电容C2 折合到发射极回路就相当于（1＋β）C2的电容的滤波效果（因ie = （1+ β ）ib之故）。
3．由于负载凡接于晶体管的射极，故RL上的直流输出电压UE≈UB，即基本上同RC无源滤波输出直流电压相等。
这种滤波电路滤波特性较好，广泛地用于一些小型电子设备之中。
二、复式滤波电路复式滤波电路常用的有LCГ型、LCπ型和RCπ 型3种形式，如图Z0715所示。
它们的电路组成原则是，把对交流阻抗大的元件（如电感、电阻）与负载串联，以降落较大的纹波电压，而把对交流阻抗小的元件（如电容）与负载并联，以旁路较大的纹波电流。
其滤波原理与电容、电感滤波类似，这里仅介绍RCπ型滤波。
图Z0715（c）为RCπ型滤波电路，它实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
其滤波原理可以这样解释：经过电容C1滤波之后，C1两端的电压包含一个直流分量与交流分量，作为RC2滤波的输入电压。
对直流分量而言，C2 可视为开路，RL上的输出直流电压为：对于交流分量而言，其输出交流电压为：若满足条件则有由式可见，R愈小，输出的直流分量愈大；由式可见，RC2愈大，输出的交流分量愈小。
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。
实验题目： 交流电及整流滤波电路实验的目：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。
实验器材：数字万用表 、示波器 、信号发生器 、电容 、电阻 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 （2）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。
（1） 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 Tdtt u T u dt t i T i 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，所以图6.2.1-1所示的正弦交流电的平均值为0。
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：⎰⎰====T P P TU dt t u T U I dt t i T I 02122122])(1[2])(1[（3）（2） 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fTTf 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（dtt 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。
（3） 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）半波整流图6.2.1-2中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 0πωπ2≤≤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）tU u t U u P P ωωsin sin 00-==πωππω20≤≤≤≤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。
1）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t 3到t 4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。
实验内容:1．整流波形的测量，实验电路如图6.2.1-7所示1．测量交流电的电压信号发生器的输出信号为：500Hz (2ms)、电压分别如下：(1)用数字万用表测量电压的有效值，计算峰—峰值(2)用示波器观测峰—峰值，计算有效值，画出波形图。
（1a）U有效值(万用表ACV挡) 6.988 6.316 5.563 4.894 4.234 3.553 2.834 （1b）U p-p（计算值）19.765 17.864 15.734 13.842 11.976 9.793 8.016 相对误差0.012 0.008 0.017 0.011 0.002 0.021 0.002 |(1b)-(2a)|/(2a)（2a）U p-p(示波器测) 20 18 16 14 12 10 8（2b）U有效值(计算值) 7.071 6.364 5.657 4.950 4.264 3.536 2.828|(2b)-(1a)|相对误差0.012 0.008 0.017 0.011 0.007 0.005 0.016/(1a)作图：X-----Y ； X: U p-p (示波器测) Y: U 有效值(万用表ACV 挡) Y= kX810121416182034567U 有效值(万用表A C V 挡)/VXY示波器示数由图形得直线斜率为k=0.345斜率的相对误差)22/1/(22/1-=k)22/1/(22/1345.0-==2.5%画出波形图:-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.0-8-6-4-202468u \Vt /m s2．整流波形的测量（1） 用数字万用表测量半、全波整流的输入和输出电压，对比理论计算值（平均值ū0）输入信号：交流电500Hz ，U p-p =10v 输入端信号 U i输出端信号U o 理论计算值设定：半数字万用表ACV 档1.803f=500 Hz U p-p =10VU 有效值= 3.54 V半 数字万用表DCV 档 1.568 直流ū0=3.18全 数字万用表ACV 档 1.417 全数字万用表DCV 档2.78直流ū0=6.37（2） 分别画整流前、后的输入、输出波形图 整流前:-4-202400.51 1.52 2.5t\msu \V整流后-0.500.511.522.533.5401234（3） 用示波器测量半、全波整流的输入和输出电压，对比理论计算的平均值ū0和有效值U o （总）。
输入信号：交流电500Hz ，U p-p =10v 输入端信号输出端信号 U o 理论计算值U i设定： f=500 Hz U p-p =10V U 有效值= 3.54 V 示波器测交流成分(电压峰幅度) 半 U p =4.75 有效值U o =2.38 示波器测直流成分电压(DC/AC) 半 U o(直流成分)=1.45 直流ū0=示波器测交流成分(电压峰幅度) 全 U p =4.4 有效值U o =3.11 示波器测直流成分电压(DC/AC)全U o(直流成分)=2.65直流ū0=3．滤波电路测量（全波整流条件下）加电容；测量数据如下表： 输入信号U p-p =10v 输出信号U o （万用表测）输出信号U o （ 示波器测）设定：f=500 Hz U p-p =10V U 有效值= 3.54V加 电 容U o （ACV 档）=0.023 U o （DCV 档）=4.268 1)示波器测交流成分变化的最大幅度：0.14 V 2)示波器测直流成分(DC/AC) = 4.6 V 画出滤波后的大致波形：画出输入、输出波形图4．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是什么？思考题1．峰-峰值为1V 的正弦波，它的有效值是多少？V UU dt t u T U P P T P 354.0222])(1[0212====-⎰2．整流、滤波的主要目的是什么？整流的主要目的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。
滤波的主要目的是把大脉动直流电处理成平滑的脉动小的直流电。
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？(1) 电源变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的交流电压；.(2) 整流电路：将交流电压变换为单向脉动直流电压。
