哈工大模电自主设计实验半波整流滤波电路

实验一单相半波可控整流电路实验一、实验目的（1）掌握单结晶管触发电路和调试步骤和方法.（2）掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。

（3）了解续流二极管的作用。

二、实验所需挂件及附件1 电力电子实验台２RTＤＬ０8三相变流桥路3RTDL09晶闸管触发电路实验4 RＴＤL１1给定、负载及吸收电路5 ＲＴDJ1０可调电阻器６双踪示波器（自备）7 万用表（自备）三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在第一章中作过介绍。

将ＲTＬD ０9挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G"和“K”接到ＲTDL08挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭(防止误触发）,图中的R负载用RＴDＪ10可调电阻器接成并联形式。

二极管VD1和开关Ｓ1均在RTDL１１挂件上,电感Ｌd在RＴDL08面板上，有100mｈ、2０0mh—4电源控制屏挂件上得到。

图1—１单相半波可控整流电路四、实验内容（1）单结晶体管触发电路的调试.（2）单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。

（3）单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2=f（ａ)特性的测定。

（4）单相半波整充电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察.五、预习要求（1）阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容,弄清单结晶体管触发电路的工作原理.（2）复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形.六、思考题（1）单相半波可控整流电路接电感性负载时会出现什么现象？如何解决?七、实验方法（1）单结晶体管触发电路的调试将RTDL－4电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速＂侧，使输出线电压为２2０V,用两根导线将220Ｖ交流电压接到RTDL09的“外接２20V”端,按下“启动"按钮，打开RTDL09电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。

半波整流电容滤波电路分析[摘要]本文首先介绍了半波整流过程，然后以桥式整流为例从物理角度和数学物理角度分别介绍了阻容滤波电路的波形和效果，指出了两种分析方法，得出了两种结果，最后指出了产生差别的原因。

[关键词]电压；电流；整流；滤波；充放电；傅里叶级数[DOI]1013939/jcnkizgsc201528062任何电子设备都需要直流电源供电。

获得直流电源最简单最经济的方法就是将交流电变为直流电。

其中，半波整流电容滤波电路是最简单最基本的电路。

这里试图从教学的角度对电路进行分析。

1 单相半波整流电路电路如图1所示，为了问题的简化并突出重点，所有器件都认为是理想器件。

变压器副边电压U2是正弦波。

图1 单相半波整流电路当U2在正半周时，A点电位比B点高，二极管D加正向电压而导通，因为忽略了二极管正向导通压降，所以uo 与u2完全相同，则，负载电压uo、二极管管压降ud、流过负载的电流io和二极管的电流id 为：uo=u2ud=0io=id=0当U2在负半周时，A点电位比B点低，二极管D加反向电压而截止，则，负载电压uo、二极管管压降ud、流过负载的电流io和二极管的电流id 为：uo=0ud=u2io=id=0通过积分计算不难算出负载上输出电压、电流为Uo=u2 045u2IO=ID==045输出电压的脉动系数（S）定义为输出电压的基波最大值与输出直流电压平均值之比。

则S===157如图2所示。

图2 半波整流电压电流波形2 电容滤波电路实际生活中桥式整流滤波电路应用广泛，这里以它为例分析一下电容滤波电路。

如图3（a）所示，不妨令电容初始电压为零，则当u2按正弦规律从零时刻上升时，D1、D3导通，电容开始充电，因为导线和二极管都是理想器件，所以，电容充电完全和u2一样按正弦规律上升，直至充到最大值U2。

此后u2按正弦规律下降；电容两端电压的变化要复杂得多，主要由电容容量和负载电阻决定。

如果负载电阻无穷大即负载开路，则电容两端电压将不减小一直保持U2，这是因为u2下降后，电容两端电压大于u2，D1、D2都截止，电容上电量没有放电回路不会减少。

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）。

姓名 蒋瑞晔 班级 1104202 学号 1110420211 实验日期 6月7日 节次 5-6 教师签字 成绩模拟电子自主设计实验有源滤波器特性1.实验目的1. 掌握有源滤波电路的基本概念，了解高通滤波、低通滤波带通滤波对交流信号的影响。

2.了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认识和理解。

3. 用Pspice 仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。

4. 根据给定的低通和高通滤波器结构和元件，分析其工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。

5.分别利用低通和高通滤波器搭建带通和带阻滤波器电路，观察和分析其输出波形特点，分析电路的频率特性。

2.总体设计方案或技术路线1.一阶滤波器阻容耦合是交流放大电路中的常用隔离直流影响的手段，同时阻容大小将影响信号通过频率，不同的组合将构成低通、高通滤波，最终形成整个电路的频率特性，根据阻抗计算方法：1) 一阶高通滤波器RCj U cj R R U U R ωω111111+⨯=+⨯= ； RCf H π21=U2DC 1MOhm2）一阶低通滤波器RC j U cj R c j U U C ωωω+⨯=+⨯=111111 ； RC f L π21=U2DC 1MOhm2.二阶滤波器为了使电路滤波效果更显著将两个一阶滤波器结合形成二阶滤波器如图所示为无限增益多路反馈低通滤波器电路，它是一种非常通用的具有反相增益的滤波器，具有结构简单、特性稳定、输出阻抗低的特点。

电路的传递函数为： 0210()p K b H s s b s b =++其中： 02311b R R C C =，11231111()b C R R R =++，21p R K R =-二阶高通滤波器电路U2DC 1MOhmU2DC 1MOhmU2DC 1MOhm二阶低通滤波器二阶高通滤波器U2DC 1MOhm4.仪器设备名称、型号1）实验电路板一块2）双踪示波器一台3）双路直流稳压电源一台4）函数信号发生器一台5）数字万用表一只6）电容，电阻若干5.理论分析或仿真分析结果1)二阶低通滤波器：FFT：幅频特性：（2）二阶高通滤波器：FFT：幅频特性：6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）1.一阶滤波器2.二阶滤波器实际操作实验（1）低通滤波器：FFT：（2）高通滤波器：FFT：7.实验结论1、低通和高通滤波器对通过的信号的影响，原信号波形和谐波成分的变化低通滤波器能使频率低于某个频率的信号通过，而滤掉高于该频率的信号，并将其放大为输入信号的n倍。

姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩实验名称 RC有源滤波器的研究1.实验目的（1）熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理。

（2）学习RC有源滤波器的设计，学会测量有源滤波器幅频特性。

2.总体设计方案或技术路线由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC有源滤波器。

由于集成运放有限带宽的限制，目前RC有源滤波器的工作频率较低，一般不超过1MHz。

（1）低通滤波器低通滤波器用来通过低频信号，衰减或抑制高频信号。

二阶有源低通滤波器由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，第一级电容接至输出端，引入适量正反馈，以改善幅频特性。

设计电路图如下所示，改变输入信号频率，记录输出信号幅值及放大倍数，先测量出一组幅频特性曲线，再改变电阻R f的值，记录数据，得到新的幅频特性曲线，再进行对比。

（2）高通滤波器高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。

只要将低通滤波器中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器。

高通滤波器的性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜像”的关系。

设计电路图如下所示，改变输入信号频率，记录输出信号幅值及放大倍数，先测量出一组幅频特性曲线，改变电阻R f的值，记录数据，得到新的幅频特性曲线，再进行对比。

本实验主要研究低通滤波器和高通滤波器的幅频特性，截止频率和品质因数，以及改变电路参数对滤波效果的影响。

3.实验电路图（1）低通滤波器设计电路图（由Multisim7绘制）（2）高通滤波器设计电路图4. 仪器设备名称、型号实验电路板双踪示波器双路直流稳压电源函数信号发生器数字万用表导线若干5.理论分析或仿真分析结果(1)低通滤波器R4=10kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示当R4=12kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示当R4=15kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示（2）高通滤波器R4=10kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示用光标测量法测得截止频率为1.2514kHzR4=12kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示R4=15kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）检查导线通断，仪器仪表是否正常。

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。

自主设计电路实验实验名称：交流电源整流电路的研究实验日期：2013年11月30日实验室名称：哈工大-福禄克电工技术联合实验室一、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、实验仪器与设备及型号1、TFG2000G型DDS函数信号发生器2、UT-56型数字万用表3、SS-7802A型示波器4、电阻及电容，二极管等三、总体设计方案或技术路线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、实验原理及理论分析1.半波整流如图，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Rfz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，Rfz，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Rfz，在Rfz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Usc。

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Usc =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。

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。

姓名 xxxx 班级 学号 xxxxxx实验日期 2014.04.30 节次 5-6节 教师签字 成绩实验名称：精密镇流器的设计及其应用一.实验目的1、设计精密整流器。

2、理解并实际应用放大器电路，观察精密整流器在放大器电路中的作用。

3、提高自我设计实验的能力。

二.总体设计方案或技术路线1.1精密整流器的电路原理图如图1所示。

图11.2、使用二极管的单向导电性来组成整流电路。

由于二极管的伏安特性在小信号时处于截止或处于特性曲线的弯曲部分，使小信号检波不到原信号或使原信号失真太大。

如果把二极管置于运算放大器的负反馈环路中，就能大大削弱这种影响，提高非线性电路精度。

同相输入精密全波整流器的输入u i 与输出电压u o 有如下关系:当u i >0时，u o =u i ；u i <0时，u o =-u i运放A 1、A 2工作于串联负反馈状态，具有较高的输入电阻A 1是同向放大器，A 2是同向加法运算电路。

当u i >0时，VD 1 截止，VD 2导通，此时A 1形成一个电压跟随器，u o1=u i 。

U 2的反向端输入电压为U 1的反向端电压，亦即时输入电压u i 。

U 2同相端输入电压为u i 。

所以u o 为：220211(1)F F i i i F F R R u u u u R R R R=+-=++当u i <0时，VD 1导通，VD 2截止，此时是一个同向放大器11(1)u F o i R u R=+。

当R R 1F =时，i 1o u 2u =。

U 2同相端的输入电压仍为u i ，反向端的输入电压为u o 所以A 2的输出电压为（2122F F R R R ==)2222121(1)u (1)u (1)u F F F F F o i o i i R R R R R u u R R R R R=+-=+-+ 234o i i i u u u u =-=-由以上分析可知，在输出端得到单向的电压，实现了全波整流。