大学物理学实验整流滤波电路及应用讲义

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。

实验十七交流电与整流滤波电路的设计【实验简介】在现代工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，交流电在生产、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气设备的绝缘要求。

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有变压器实现。

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。

在一些非非直流电不可的场合，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应用，而且正弦交流电变化平滑且不易生产高次谐波，这有利于保护电气设备的绝缘性能和减少电气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（用傅立叶分析法），因此可以用正弦交流电的分析方法来分析非正弦交流电。

交流电之父——尼古拉.特斯拉尼古拉.特斯拉，美籍塞尔维亚人。

他一生的发明不可胜数，发明成果远比人们耳熟能详的爱迪生还多。

1882年继爱迪生发明直流电后不久，就发明了交流电，并制造出世界上第一台交流发电机。

1891年他发明了高频变压器（“特斯拉”线圈），现仍应用在无线电，电视机和其他电子设备中。

此外，还发明了X线摄影技术、收音机、雷达、传真机、真空管、霓虹灯管等。

为了纪念他对科学技术的贡献，磁感应强度单位命名为“特斯拉”。

【实验目的】图17-1尼古拉.特斯拉1、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。

【实验仪器及装置】数字万用表、示波器、FB715-I型物理设计性实验板、连接线、变压器等FB715-I 型 物理设计性实验装置是以九孔万用插板为核心，R 、L 、C 元件及各种模拟、数字电路元件为模块的系列实验装置，覆盖了物理学中电学、电子学电路课程的实验课题。

整流滤波的电路设计实验一、实验目的：1、研究半波整流电路，全波整流电路。

2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流中的滤波效果。

3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值4、进一步掌握示波器显示与测量的技能。

二、实验仪器：示波器，6v交流电源，面包板，电容（470uF、10uF）电阻（200Ω,100Ω,50Ω,25Ω），导线若干。

三、实验原理：1、实验思路利用二极管正向导通反向截至的特性，与RC电路的特性，通过二极管、电阻与电容的串并联设计出各种整流电路和滤波电路进行研究。

2、半波整流电路变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。

利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。

2.1单相半波整流只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载的电路称为单相半波整流电路。

原理：如图4.1，利用二极管的单向导电性，在输入电压Ui为正的半个周期内，二极管正向偏置，处于导通状态，负载RL上得到半个周期的直流脉动电压和电流；而在Ui为负的半个周期内，二极管反向偏置，处于关断状态，电流基本上等于零。

由于二极管的单向导电作用，将输入的交流电压变换成为负载RL两端的单向脉动电压，达到整流目的，其波形如图4.2。

3、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）。

整流滤波电路实验报告姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4一、实验目的1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。

2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。

3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。

4、初步掌握示波器显示与测量的技能。

二、实验仪器示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。

三、实验原理1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。

常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。

2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。

整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。

四、实验步骤1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。

2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。

3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。

5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。

改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω100Ω50Ω25Ω6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω100Ω50Ω 25Ω 五、数据处理1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。

输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下：avg)r m V V V （输+=又有i avg R C V ••=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大就越小)(r V avg越大输V2、当R 不变时，输出电压与电容的关系。

由上面的公式可知当R 一定时，C 越大就越小)(r V avg 就越大输V 3、桥式整流的优越性。

1、输出电压波动小。

2、电源利用率高，每个半周期内都有电流经过。

实验11 整流滤波电路一．实验目的1．熟悉单相整流、滤波电路的连接方法2．学习单相整流、滤波电路的测试方法3．加深理解整流、滤波电路的作用和特性二．实验原理与说明1．整流电路有半波、全波和桥式整流三种电路，分别如图4-1(a)、图4-1(b)和图4-1(c)所示。

半波整流的输出电压为V0=0.45V2全波整流的输出电压为V0=0.9V2桥式整流的输出电压流为V0=0.9V2其中为V0平均值，V2为有效值图4-1(a) 图4-1(b)图4-1(c)2．滤波电路在小功率的电子设备中，常用的是电容滤波电路。

如图4-2所示。

当C≥（3~5）T/2R L时，其中T为电源周期，R L=R+Rw输出电压为V0=(1.1~1.2)V2图4-2三．实验设备名称数量型号1．AC电源1台2．示波器1台3．万用表1只4．二极管4只1N4007*45．电阻1只1KΩ*16．电位器1只10KΩ*17．电容2只10μF*1，470μF*18．短接桥和连接导线若干P8-1和501489．实验用9孔插件方板1块297mm ×300mm四．实验步骤1．桥式整流电路按图2-1(c)接线，检查无误后进行通电测试。

将万用表测出的电压值记录于表2-1中，示波器观察到的变压器副边电压波形绘于图2-3(a)中，将整流级电压绘于图2-3(b)中。

变压器副边输出电压V2（V）整流级输出电压（V0）估算值测量值5.66 5.10 4.48表2-12．整流滤波电路按图4-2所示，连接整流、滤波电路，检查无误后进行通电测试，测滤波级输出电压，记录于表4-2，观察到的波形绘于图4-3(c)中。

变压器副边电压V2（V）输出电压V O（V）估算值V O=1.2V2（V）负载不变（R L=10KΩ）C=10μF C=47μF （C=470μF）5.66 7.39 7.03 7.386.79表4-23．观察电容滤波特性（1）保持负载不变，增大滤波电容，观察输出电压数值与波形变化情况，记录于表4-2中，绘图于图4-3(d)中。

整流滤波电路实验报告姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4一、实验目的1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。

2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。

3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。

4、初步掌握示波器显示与测量的技能。

二、实验仪器示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。

三、实验原理1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。

常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。

2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。

整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。

四、实验步骤1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。

2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。

3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。

5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。

改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω100Ω50Ω25Ω6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω100Ω50Ω 25Ω 五、数据处理1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。

输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下：avg)r m V V V （输+=又有i avg R C V ••=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大就越小)(r V avg越大输V2、当R 不变时，输出电压与电容的关系。

由上面的公式可知当R 一定时，C 越大就越小)(r V avg 就越大输V 3、桥式整流的优越性。

1、输出电压波动小。

2、电源利用率高，每个半周期内都有电流经过。

整流滤波电路[实验目的]1、熟悉单相整流、滤波电路的连接方法2、学习单相整流、滤波电路的测试方法3、加深理解整流、滤波电路的作用和特性[实验原理]一、整流与整流电路利用二极管的单向导电性可以将交流电转换为直流电，这一过程称为整流，这种电路就称为整流电路。

常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路，如图1-1(a)、图1-1(b)所示。

二、单相桥式整流电路的结构和特点单相桥式整流电路利用整流二极管的单向导电性，将交流电变成单向脉动直流电，其组成结构如图1-1(c)所示。

图1-1(c)中，T r表示电源变压器，作用是将交流电网电压V1变成整流电路要求的交流电压V2；R L是直流供电的负载电阻；4只整流二极管VD1～VD4依次接成电桥的形式，故称桥式整流电路。

桥式整流电路的特点是：输出电压的直流成分得到提高，脉冲成分被降低，每只整流二极管承受的最大反向电压较小，变压器的利用效率高，因此被广泛使用。

注意：二极管方向不要接反；电源变压器只用6V档。

三、单相桥式整流电路的工作原理图1－1（d）单相桥式整流电路波形在图1－1(d)单相桥式整流电路波形中，在u 的正半周时，u 2>0时，VD 1、VD 4导通，VD 2、VD 3截止，故有图示i D1(i D4)的波形；同样，在u 1的负半周时，u 2<0时，VD 1、VD 4截止VD 2、VD 3导通，故有电流i D2(i D3)。

可见在u 的正、负半周均有电流流过负载电阻R L ，且电流方向一致，综合得到u o (i o )的波形。

四、滤波电路经过整流电路后的输出电压已经是单相的直流电压，但是其中含有直流和交流的成分，电压的大小仍有变化，这种直流电称为脉动直流电。

对于某些工作(如蓄电池充电)，脉动电流已经可以满足要求，但是对于大多数电子设备，需要平滑的直流电，故整流电路后面都要接滤波电路，尽量减小交流成分，以减小整流电压的脉动程度，适合稳压电路的需要，这就是滤波。

实验九 整流、滤波及稳压电路一、实验目的1.学会半导体二极管和稳压管极性的简单测试，了解其工作性能和作用；2.掌握单相桥式整流、滤波、稳压电路的工作原理和对应电压波形及测试方法；3.掌握输入交流电压与输出直流电压之间的关系；4.了解倍压整流的原理与方法。

二、实验原理整流电路是将交流电变为直流电以供 负载使用。

直流稳压电源先通过整流电路 把交流电变为脉动的直流电，再经各种滤 波电路、稳压电路，使输出直流电压维持 稳定。

由整流、滤波、稳压环节构成的简单稳压电路如图9-1所示。

三、实验内容与要求根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的设计：1.用数字万用表测量二极管，学会用数字万用表检查二极管极性和性能的好坏。

2.设计并连接单相桥式整流电路，调节负载电阻，使负载电流分别为2mA 和8mA ，测量并记录变压器二次绕组的电压、整流电路的输出电压和负载两端的电压的大小，用示波器观察并画出上述电压和二极管两端电压的波形。

表9-13.设计并连接具有滤波的单相桥式整流电路，调节负载电阻，使负载电流分别为2mA 和8mA 时，测量并设计表格记录变压器二次绕组的电压，整流电路的输出电压和负载两端的电压的 大小，用示波器观察并画出上述电压的波形。

4.设计并连接具有滤波、稳压的单相桥式整流电路，在下列两种情况下，测量并记录变压器二次绕组的电压、整流电路的输出电压和负载两端的电压的大小，用示波器观察并画出上述电压的波形：当电源电压保持10V 不变时，调节负载电阻，使负载电流分别为2mA 和8mA ；表9-2 图9-1 整流、滤波、稳压电路 ~O I O I R - +-+5.拿掉一只二极管(模拟该桥臂二极管烧断)，重作2，3项。

6.设计一个三倍压电路，电源电压为16V，用数字万用表测量各电容器两端电压大小。

四、实验仪器设备实验室可提供的设备见表9-4。

表9-4五、实验报告要求1.实验题目、目的、内容(包括设计的实验电路和实验数据表格)；2.整理实验数据填入表格，画好对应的各电压波形，并通过实验数据比较加稳压环节和不加稳压环节两种情况下，对输出电压的影响；3.回答思考题3；4.分析整流后只加电容滤波，输出电压、二极管的导通角、负载中的电流会有什么变化?5.分析倍压整流的原理。

整流滤波电路实验报告姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4一、实验目的1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。

2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。

3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。

4、初步掌握示波器显示与测量的技能。

二、实验仪器示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。

三、实验原理1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。

常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。

2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。

整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。

四、实验步骤1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。

2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。

3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。

5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。

改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω100Ω50Ω25Ω6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω100Ω50Ω 25Ω 五、数据处理1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。

输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下：avg)r m V V V （输+=又有i avg R C V ••=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大就越小)(r V avg越大输V2、当R 不变时，输出电压与电容的关系。

由上面的公式可知当R 一定时，C 越大就越小)(r V avg 就越大输V 3、桥式整流的优越性。

1、输出电压波动小。

2、电源利用率高，每个半周期内都有电流经过。