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课件下载-整流、滤波电路—示波器的使用

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实验四 整流、滤波电路—示波器的使用

示波器是一种常用的电子仪器，主要用于观察和测量各种电信号。配合各种传感器把

非电量转换成电量，示波器也可以用来观察各种非电量的变化过程。示波器有多种类型和

型号，但它们基本原理是相同的。本实验是利用示波器观察周期性改变信号和测量其主要

参数。

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，用傅里叶分析法可知各种非正弦的交流电

都可由不同频率的正弦交流电叠加而成，可用正弦交流电的分析方法来分析非正弦交流电。

通过交流和滤波电路，可以把交流电转换成直流电，在本实验中我们也通过实验了解整流

滤波电路。

【实验目的】

1．熟悉示波器的使用；

2．掌握交流电路的基本特性及交流电各参数的测量方法；

3．了解整流滤波电路的基本工作原理。

【实验原理】

1．交流电

正弦交流电的表达式如下，其曲线如

图所示。

（1） )sin()()sin()(

iPiPtUtutIti

ϕ+ω=ϕ+ω=

其中，IP表示正弦电流的振幅，UP 表示正

弦电压的振幅。ω 称为正弦电流或正弦电

压的角频率，表示了正弦电流或正弦电压

的相位角（ωt＋ϕi）随时间变化的速度。ϕi称为正弦量的初相位，它是t = 0时正弦电流或正

弦电压相位角。

Upu (t)

i (t)

tIp-Ip-Up

图1 正弦交流电压和电流曲线

描述交流电变化快慢除了用ω 外，还可以用周期（T）或频率（f）来表示交变的快慢。

这三者之间的关系是

fTTf

ππω22==

=1

（2）

10因此，把频率（或周期）、振幅和初相位称为正弦量的三要素。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的。许多交流电流或电压测量设备（如

万用表）的读数均为有效值。有效值为电流或电压对时间均方值，定义为：

2121

02120212

PTPT

UdttuTUIdttiTI

====

∫∫

])([])([

（3）

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，正弦交流电对时间的导数⎟⎠⎞⎜⎝⎛

dttdi)(或积分()∫dtti)(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．变压器原理

在变压器中，将两个线圈绕在同一铁芯上，若一个线圈加上交流电压，则另一线圈上

将产生感应电动势。如图2所示，在变压器中初级线圈所加的电压为E1（V），次级线圈产

生的电压为E2（V）。如初级线圈的匝数为N1，次级线圈的匝数为N2，则E1与E2的大小正比

于两个线圈的匝数。

21

21NN

EE=

1122ENNE= （3）

由于两个线圈是通过互感相互作用，故E1（V）和E2（V）之间存在一定的相位差。

另外，不仅电压，电流也按一定的比例变化。设初级线圈流过的电流为I1（A），次级

线圈流过的电流为I2（A）。则I1（A）和I2（A）之间也存在一定的相位差。其大小与匝数

成反比，即

图2 变压器的基本电路

12

21NN

II= 1212INNI=

（4）

11 tUtuPiωsin)(= （8）

则经桥式整流后的输出电压u0（t）为（一个周期）

（9） ⎩⎨⎧

−=tUtUu

PPωω

sinsin

0⎩⎨⎧

≤≤≤≤

πωππω

20

tt

其相应直流平均值为

PPTUUdttuTu637.02)(1

000≈==∫π （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

二极管的内阻时）。

图4 桥式整流电路和波形图

（2）滤波电路

经过整流后的电压（电流）仍然是有“脉冲”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滤波、电感滤波等。现介绍最简单的滤波电路。

（a）电容滤波电路

图6 全波整流电容滤波电路波形图

图5 全波整流电容滤波器

13（2）将初级线圈和次级线圈的电信号分别输入示波器的CH1和CH2，观察并记录两波形（毫

米方格纸上），同时标出此时的相位差。

3．整流波形的测量

（1）将电路连接成半波整流电路（如图3），保持信号发生器输出波不变（5 V，1 kHz），

RL取1 kΩ；

（2）用示波器观察半波整流ui和输出信号uo，分别画出ui、uo的图形；

（3）用示波器测量输出波电压，记录在附表2中；

（4）将电路连接成全波整流电路（如图4）RL =1 kΩ，重复以上实验。

4．滤波电路

（1）实验电路图按图5接线，RL =1 kΩ，C = 2200pF，调节信号发生器使输出信号为5 V，

200 Hz；

（2）用示波器观察输入信号和输出信号，分别画出输入和输出波的图形；

（3）用示波器测量输出波电压，记录在附表2中；

（4）将电路按图7接线，成为π 型RC滤波电路，C1 = C2 ＝ 47 μF，RL =1 kΩ， R1 =300Ω，

重复以上的实验。

【思考题】

1．峰-峰值为1 V的正弦波，它的有效值是多少？

2．整流、滤波的主要目的是什么？

15

合集下载

大学物理实验报告整流滤波电路

大学物理实验报告整流滤波电路

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。

实验八 整流、滤波与稳压电路

实验八 整流、滤波与稳压电路

1 实验八 整流、滤波与稳压电路

一、画出本次实验的电路

二、实验数据记录

1． 画出示波器测得的各波形。

表8-1 观察所得波形图表

名称 测试点 波形

变压器输出电压 ○A、○F UAF

整流输出

（不接1C、2C、ZD） ○C、○E

○D、○E

(D2与D4间连接，构成全波整流)

整流+滤波输出

（接1C， 2C，不接ZD） ○B、○E

○D、○E 0  2

0  2

0  2 t

t

t UCE

UDE

0  2 t UBE

0  2 t UDE 2 整流+滤波+稳压输出

（接1C，2C， ZD） ○D、○E

2．测量整流、电容滤波电源的外特性

表8-2 整流、电容滤波电源的外特性（接1C，不接2C、ZD）

OI（mA） 0（负载开路） 10 15 20 25 30 40

OU（V）

3．测量整流、CRC滤波、稳压电源的外特性

表8-3 整流、CRC滤波、稳压电源的外特性（接1C、2C、ZD）

OI（mA） 0（负载开路） 10 15 20 25 30 40

OU（V）

4．根据表8-2和8-3的数据，在方格纸上画出以上两种电路的外特性曲线。

三、分析与思考

1． 根据表8-3说明稳压管的稳压范围。

（注：稳压范围是指电压基本不变时的电流变化范围。）

2． 若实验电路中的ZD极性接反，OU等于多少（设稳压管正向导通电压为0.7V）？

3．稳压二极管起稳压作用的条件是什么？

（1）

（2）

示波器与整流滤波电路(2014)

示波器与整流滤波电路(2014)

示波器与整流滤波电路实验

一、实验目的

1、学习示波器的工作原理，熟悉各旋钮的功能。

2、学习使用示波器观察信号波形，测量信号周期和信号幅度。

3、学习整流滤波电路，并用示波器观察和测量。

二、实验内容

1、用示波器测量信号的周期和幅度

1）测量示波器自带方波信号的周期和幅度，并与理论值（1ms，2Vp-p）比较。（思考：时基分别选0.2 ms/div，0.5ms/div和1 ms/div来测量周期，哪种时基测出的数据更准确，为什么？）

2）选择信号发生器的对称方波接Y输入，频率为2000Hz，幅度分别为0.5

Vp-p、1 Vp-p、1.5 Vp-p、2 Vp-p、2.5 Vp-p、3 Vp-p、3.5 Vp-p，选择示波器合适的灵敏度，测量信号的幅度。以信号发生器的幅度为x轴，示波器所测幅度为y轴，用坐标纸作曲线。

3）选择信号发生器的正弦波接Y轴输入，幅度为5Vp-p，频率分别为200、500、1 K、2K、5K、10K、20K(Hz)，选择示波器合适的时基，测量信号的周期，并换算成频率。以信号发生器的频率为x轴，示波器所测频率为y轴，用坐标纸作曲线。

2、观察李萨如图形并测频率

用信号发生器两个通道分别接y轴和x轴。当两个信号的频率满足一定关系时，荧光屏上会显示出李萨如图形。可用测李萨如图形的相位参数或波形的切点数来测量时间参数。

频率相同而振幅和相位不同时，两正交正弦电压的合成图形如图1所示。两正交正弦电压的相位差一定，频率比为一个有理数时，合成的图形为一条稳定的闭合曲线。图2是几种频率比时的图形，频率比与图形的切点数之间有下列关系：

图 1 不同相位差的李萨如图形 图 2 不同频率比的李萨如图形 要求取fx =1200Hz，调节fy使得示波器出现5种不同的李萨如图形，记录相应的fy和图形，验证上述关系式。

三、选作内容

1、整流电路的观察和测量

1）半波和全波整流电路如图3所示，在实验板上自行搭建电路，调节信号发生器的输出频率为500Hz。

完整版整流滤波电路实验报告

完整版整流滤波电路实验报告

完整版整流滤波电路实验报告

一、实验目的

1.掌握整流电路和电容滤波器的原理；

2.学习整流滤波电路的构成和基本特性，理解滤波器的放大频率、截止频率、衰减频率、阻抗匹配、负载等参数的影响；

3.通过实验掌握用示波器测量电源电压和负载电压、电容滤波器工作时的电压波形，以及不同频率下电压波形的变化规律。

二、实验原理

1.整流电路

在交流电源上连接一个电阻和一个二极管组成的电路，能将交流电转换成直流电，这种电路称为整流电路。

半波整流电路和全波整流电路是最基本的整流电路。其中，半波整流电路通过一个二极管使正半周电压通过，而负半周电压被截去，只保留正半周脉动电平。全波整流电路则是通过两个二极管交替的截取来自两个方向的电压脉动，从而得到纯的正弦波。

2.电容滤波器

电容滤波器是在整流电路输出直流电后，通过在输出端并联一个电容，使其中的交流分量被短路来达到滤波的目的。

电容滤波器的原理是利用电容器在电路中的充电和放电过程来消除信号中的高频噪声成分，因为当信号的变化频率很高时，电容器的充放电过程较长，其阻抗较低，从而使信号通过电容器时得以短路，而低频信号则可以通过电容器，从而实现滤波的目的。

三、实验器材

示波器、直流稳压电源、万用表、电阻、电容、二极管等。

四、实验步骤

1.搭建半波整流电路

（1）将直流稳压电源的正极接入电路实验板的“+”端，负极接入电路实验板的“-”端。

（2）将一根导线连接实验板的正极输出端口，另一端连接到电阻上，再将电阻另一端连接到一根全向二极管的负极，再将二极管的正极连接“+”端口。

（3）将示波器的地线夹具接入电路实验板上的“-”端，探头夹具接到“+”端口。

2.观察半波整流电路的输出波形并记录数据

当电路接通，给直流稳压电源接上交流电源后，打开示波器的电源开关，选择一个适当的时间基和交流电源的频率进行观察，调整电源供应电压，将示波器指针设置在一个适当的位置，记录电压值和电阻的电压值。