精密全波整流及检波实验三

精密半波、全波整流电路结构原理图解利用二极管（开关器件）的单向导电特性，和放大器的优良放大性能相结合，可做到对输入交变信号（尤其是小幅度的电压信号）进行精密的整流，由此构成精密半波整流电路。

若由此再添加简单电路，即可构成精密全波整流电路。

二极管的导通压降约为0.6V左右，此导通压降又称为二极管门坎电压，意谓着迈过0.6V这个坎，二极管才由断态进入到通态。

常规整流电路中，因整流电压的幅值远远高于二极管的导通压降，几乎可以无视此门坎电压的存在。

但在对小幅度交变信号的处理中，若信号幅度竟然小于0.6V，此时二极管纵然有一身整流的本事，也全然派不上用场了。

在二极管茫然四顾之际，它的帮手——有优良放大性能的运算放大器的适时出现，改变了这种结局，二者一拍即合，小信号精密半波整流电路即将高调登场。

请看图1。

图1 半波精密整流电路及等效电路上图电路，对输入信号的正半波不予理睬，仅对输入信号的负半波进行整流，并倒相后输出。

（1）在输入信号正半周（0~t1时刻），D1导通，D2关断，电路等效为电压跟随器（图中b电路）：在D1、D2导通之前，电路处于电压放大倍数极大的开环状态，此时（输入信号的正半波输入期间），微小的输入信号即使放大器输入端变负，二极管D1正偏导通（相当于短接），D2反偏截止（相当于断路），形成电压跟随器模式，因同相端接地，电路变身为跟随地电平的电压跟随器，输出端仍能保持零电位。

（2）在输入信号负半周（t1~t2时刻），D1关断，D2导通，电路等效反相器（图中c电路）：在输入信号的负半波期间，（D1、D2导通之前）微小的输入信号即使输出端变正，二极管D1反偏截止，D2正偏导通，形成反相（放大）器的电路模式，对负半波信号进行了倒相输出。

在工作过程中，两只二极管默契配合，一开一关，将输入正半波信号关于门外，维持原输出状态不变；对输入负半波信号则放进门来，帮助其翻了一个跟头（反相）后再送出门去。

两只二极管的精诚协作，再加上运算放大器的优良放大性能，配料充足，做工地道，从而做成了精密半波整流这道“大餐”。

精密全波整流電(經典型)
下面的這種精密全波整流電路，由於性能比較優越，被稱為經典型。

下面電路中，電阻要滿足如下要求R1=R2，R4=R5=2*R3
圖1 經典型精密全波整流電路
當輸入電壓為正時，D1截止，D2導通。

這時R1、R2和U1 共同構成一個放大倍數為-1的反向放大電路。

R3、R4、R5和U2 共同構成了個反向加法電路。

通過電阻R4的支路的放大倍數為-1，通過R3 的支路的放大倍數為-2。

因此，等效的框圖可以表示如下。

圖2 輸入電壓為正時的等效框圖
可以看出，對於正電壓輸入，放大倍數為1。

這時輸入阻抗為R1||R4。

當輸入為負電壓時，D1導通，D2截止。

這時U1的作用為將R2的左端電位鉗位在0V。

而U2的回饋作用使得R3的右端電位為0。

因此，R2、R3這個支路兩端電位相等、沒有電流的，實際上是不起任何作用的。

因此，這時整個電路其實就是R4、R5和U2 組成的放大倍數為-1反向放大電路。

此時電路的輸入阻抗仍為：R1||R4。

綜合上面兩種情況，該電路的功能就是將輸入信號求絕對值，也就是精密整流功能。

這個電路雖然電阻比較多，但是匹配起來並不麻煩。

輸入阻抗恒等於R1||R4，輸入阻抗很低。

這些都是它的優點，除此之外，電阻R5上可以並聯電容，這樣就連帶著濾波功能了。

另外，通過改變R5 的大小，就可以改變增益。

由於具有上述的優點，因此大家稱之為經典型精密整流電路。

实验三三相桥式全控整流电路实验一.实验目的1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。

2.了解集成触发器的调整方法及各点波形。

二.实验内容1.三相桥式全控整流电路带纯电阻负载时的工作特性。

2.三相桥式全控整流电路带阻感负载时的工作特性。

三.实验线路及原理实验线路如图 5-1所示。

主电路由三相全控整流电路组成。

触发电路为数字集成电路,可输出经高频调制后的双窄脉冲信号。

三相桥式整流电路的工作原理可参见“ 电力电子技术” 的有关教材。

四.实验设备及仪器1. NMCL-III 教学实验台主控制屏2. NMCL-32主控制屏3. NMCL-05组件及 SMCL-01或 NMCL-314. MEL-03A 组件和 NMCL-331多电感组件5. NMCL-35和 NMCL-33组件6.双踪示波器7.万用表五.实验方法1.按图 5-1接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。

(1打开 NMCL-32电源开关。

(2用示波器观察 NMCL-33的脉冲观察孔,应有间隔均匀,相互间隔 60°的幅度相同的双脉冲。

(3 检查相序,用示波器观察“1”, “2”脉冲观察孔,“1” 脉冲超前“2” 脉冲 600,则相序正确,否则,应调整输入电源。

(4 用示波器观察每只晶闸管的控制极, 阴极, 应有幅度为 1V-2V 的脉冲。

注:将面板上的 U blf (当三相桥式全控变流电路使用 I 组桥晶闸管 VT1~VT6时接地,将 I 组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。

(5 将给定器输出 Ug 接至 SMCL-01面板的 Uct 端, 调节偏移电压 Ub , 在 Uct=0时,使α=150°。

2.三相桥式全控整流电路 (1带电阻负载按图 5-1接线,将负载电阻 R 调至最大,合上主电源,调节 Uct ,使α在 30°~150°范围内,用示波器观察记录α=30°、 60°、 90°时,整流电压 u d =f(t , 晶闸管两端电压 u VT =f(t 的波形,并记录相应的 U d 和交流输入电压 U 2数值。

精密全波整流电路仿真报告
一、电路原理图
二、工作原理
（1）当输入信号为正时即>0，D2导通，D1截止，半波检波电路的输出电压为
= -
= -（ + ） = - +
若取R1= R2= R3 = R5 = 2R4，则有 =
（2当输入信号为负时，<0，D2截止，D1导通， = 0，加法电路U2的输出电压为
= - = -
故，该电路的输出的特性为
> 0
- < 0
三、仿真结果
（1）输入信号电压幅值、频率适当时：
（2）输入信号电压幅值过大时，输出波形出现失真
（3）输入信号电压幅值过小时，输出波形产生失真
（4）输入信号频率过高时（200KHZ），输出波形出现偏移
三、总结
从仿真结果来看，当输入信号在的电压幅值和频率在一定的范围内，这个电路有非常优秀的全波整流效果，而当输入信号电压幅值过大，再经第一级运放放大，会使得第二级运放进入饱和状态，输出电压波形将出现失真；当输入信号频率过高时，输出电压波形产生偏移。

因此在使用这个电路时应该注意应用场合和各器件参数值的选择。

此电路还可以扩展，如果再R5两端并联一个电容，则可以实现滤波功能，通过改变R5的大小也可以改变电路增益。

优点：电路匹配简单，输入阻抗恒等于R1||R3，输入阻抗很低。

缺点：输入信号电压幅值范围较小，仅适用于低频电路。

常见全波精密整流电路形式：（1）精密全波整流电路之一图3 精密全波整流电路之一如图3中的a电路所示，N1及外围电路构成正半波输入2倍压反相整流放大电路，N2为反相求和电路。

若输入信号峰值为±2V的正弦波信号电压，则a 点输出为-4V对应输入正半波的电压信号；此信号经在N1反相输入端与输入信号相加（－4V+2V=-2V），得到-2V的脉动直流（在后级电路需要正的采样电压时）输入信号，又经N2反相求和电路，得到2V脉动直流信号。

电路起到全波或桥式整流电路同样的作用，但整流线性和精度得到保障。

该电路形式比之图3电路，采用一级反相加法器，为实用电路。

另外，若令R1=R2=R4=R5，令R3=1/2R1，将偏置电路的参数改变后，电路全波整流性能仍然是相同的。

同一功能电路，可以有多种设计模式，正所谓条条大道通罗马。

（2）精密全波整流电路之二图4 精密全波整流电路之二将图4全波整流电路的工作原理简述如下：输入正半波期间（Vi》0），N1输入端电压《0，D1通，D2断；同时正向输入电压送入N2同相输入端，D3、D4通。

此时等效为电压跟随器电路，将正半波信号输送到Vo端，即Vi=Vo。

在输入负半波期间（Vi《0），N1的输出端》0，D1断，D2通；N2因输入负半波导致D4断，D3通，输出信号回路被阻断。

此时N1变身为反相器电路，将输入负半波倒相后送至Vo端。

利用D1~D2的单向导电——通、断特性与放大器配合，巧妙地完成了全波整流任务。

（3）精密全波整流电路之三图5 精密全波整流电路之三将图5电路简述一下：此为高输入阻抗（输入信号进入N1、N2的同相输入端，输入信号电流近于零）全波整流电路，输入正半波期间，D1通，D2断，N2（此时为电压跟随器）将输入正半波送至Vo端；输入负半波期间，D1断，D2通，N1此时变身为2倍压同相放大器，其输出信号电压向Vi信号同时送入N2（此时变身为减法器），经相减后输出负向的全波整流电压。

精密全波整流电(经典型)
下面的这种精密全波整流电路，由于性能比较优越，被称为经典型。

下面电路中，电阻要满足如下要求R1=R2，R4=R5=2*R3
图1 经典型精密全波整流电路
当输入电压为正时，D1截止，D2导通。

这时R1、R2和U1 共同构成一个放大倍数为-1的反向放大电路。

R3、R4、R5和U2 共同构成了个反向加法电路。

通过电阻R4的支路的放大倍数为-1，通过R3 的支路的放大倍数为-2。

因此，等效的框图可以表示如下。

图2 输入电压为正时的等效框图
可以看出，对于正电压输入，放大倍数为1。

这时输入阻抗为R1||R4。

当输入为负电压时，D1导通，D2截止。

这时U1的作用为将R2的左端电位钳位在0V。

而U2的反馈作用使得R3的右端电位为0。

因此，R2、R3这个支路两端电位相等、没有电流的，实际上是不起任何作用的。

因此，这时整个电路其实就是R4、R5和U2 组成的放大倍数为-1反向放大电路。

此时电路的输入阻抗仍为：R1||R4。

综合上面两种情况，该电路的功能就是将输入信号求绝对值，也就是精密整流功能。

这个电路虽然电阻比较多，但是匹配起来并不麻烦。

输入阻抗恒等于R1||R4，输入阻抗很低。

这些都是它的优点，除此之外，电阻R5上可以并联电容，这样就连带着滤波功能了。

另外，通过改变R5 的大小，就可以改变增益。

由于具有上述的优点，因此大家称之为经典型精密整流电路。

精密全波整流电路设计
1.电源选择：选择适当的电源电压和频率，一般使用交流电源，常见的为220V的交流电源。

2.二极管选择：选择合适的二极管，一般使用硅二极管，因为其具有低压降和较高的开关速度。

3.滤波器设计：选择合适的滤波器来滤除交流电信号中的杂散成分，一般采用电容滤波器和电感滤波器的组合结构。

4.整流电路设计：根据需要选择半波整流电路或全波整流电路。

全波整流电路更加稳定和精确，因此在精密电子设备中常常使用。

5.每个电子设备需要的电流：根据电子设备的特点和需求，计算出需要的电流，并确保整流电路能够提供足够的电流。

6.安全保护：在电路中添加过载保护装置和电流限制装置，确保整流电路的安全运行。

在进行精密全波整流电路设计时，需要注意以下几个关键点：
1.设计电压稳定性：精密全波整流电路需要具有良好的电压稳定性，以确保输出直流电的稳定性和精确性。

2.设计功率损耗：在选择二极管和滤波器时，需要考虑功率损耗，以确保整流电路的效率和可靠性。

3.设计输出波形：在设计滤波器时，需要考虑输出直流电的波形，以确保直流电的平稳性和准确性。

4.设计电源适应性：在设计整流电路时，需要考虑电源的适应性，以
确保整流电路能够适应不同电源电压和频率的需求。

综上所述，精密全波整流电路的设计需要考虑多个方面，包括电源选择、二极管选择、滤波器设计、整流电路设计、每个电子设备需要的电流、安全保护等。

在设计过程中，需要注意电压稳定性、功率损耗、输出波形
和电源适应性等关键点。

通过合理的设计，可以实现稳定和精确的交流到
直流的转换，以满足精密电子设备的需求。

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。

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。

4.搭建电容滤波电路（1）在搭建半波整流电路的基础上，将一个电容电器连接在二极管的负极上，另一端连接在接地端口上，即在短路的电阻之间并联一个电容。

全波检波电路工作原理
全波检波电路也被称为整流电路，是一种将交流电信号转换为直流电信号的电路。

它的核心部分是一个二极管桥，包括四个二极管，将输入的交流信号转化为全波整流的直流信号。

工作原理如下：
1.输入的交流信号被传递给二极管桥，实际上相当于同时将信号输入到两个带反向极性的二极管。

2.当输入信号为正半周期时，桥中的D1和D4导通，电流从上面的D1流过桥，回到下面的D4流回外面的负极，输出的是正向直流电信号。

3.当输入信号为负半周期时，桥中的D2和D3导通，电流从上面的D3流过桥，回到下面的D2流回外面的负极，输出的是反向直流电信号。

4.这样，输出的信号就是通过桥整流的全波直流电信号。

通过接入滤波电容器，可更好地滤波获得更精确的直流信号。

全波检波电路常用于电源和信号处理电路中，原因是它能更有效地将低电平AC信号转化为更可靠和可读的直流信号，这对于数码逻辑和其他电路的适应性来说是非常重要的。