整流电路实验研究

实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：干于成绩：__________________实验名称：整流电路实验研究实验类型：_______同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1、加深理解二极管单向导电特性；2、学习二极管在整流电路中的工作特性；3、学习二极管在倍压整流电路中应用。二、实验内容和原理实验内容：选择元器件，搭建电路，完成以下输出电压的测量；半波整流电路在输出接电阻、接电容以及电阻电容并联时，输出电压的测量；全波整流电路在输出接电阻、接电容以及电阻电容并联时，输出电压的测量；倍压整流电路在输出接电阻、空载时，输出电压的测量。实验原理：四、实验原理与说明1、电压单向化在半波整流电路中，交流波形的正半周或负半周其中之一会被截止。只有一半的输入波形会形成输出。半波整流在单相供电时使用一个二极管，三相供电时使用三个二极管。单相交流电信号经过半波整流后，其波形如图所示，直流分量大小为𝑉𝑂(𝐴𝑉)=√2π𝑣2≈0.45𝑉2。2、全波整流：全波整流可以把完整的输入波形转成同一极性来输出。由于充份利用到原交流波形的正、负两部份，并转成直流，因此更有效率。全波整流有中心抽头式与桥式，如果不是使用具有中间抽头的变压器，而只有一组输出线圈，则需使用四个二极管才能做全波整流。令峰值电压为Vm，未做滤波时的平均Vdc=0.636Vm=0.9Vi，频率为原来AC频率的2倍，每个二极管所承受的反向峰值电压(PIV,PeakInverseVoltage)值是Vm。如图2所示的连接方式称为桥式整流，这四个二极管合称为桥式整流器。专业：控制系姓名：李妍学号：__3140103668__日期：_____11.19_____地点：__东三211_______3、电压平滑化：半波整流和全波整流之后所输出的直流电，都还不是恒定的直流电压。为了从交流电源整流产生稳定的直流电，需要加入滤波电路，使输出电压平滑化。最简单的滤波电路就是在整流器的输出端加上一个能储存电能的电容器，通常称为滤波电容，即平滑电容（smoothingcapacitor）。但此一滤波电容并不能百分之百消除交流电源的涟波。在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，称为纹波系数。经过滤波的整流器，纹波系数减小，电路如图所示。滤波电容的数值大小需要取舍选择，当给定负载时，电容值愈大则涟波愈低，但也造成成本愈高、通电瞬间的充电电流也愈大，整流二极管与变压器线圈如不能承受较大电流，则可能烧毁或降低寿命，又如多个大电容的装置同时启动，也可能造成交流电源的波形扭曲失真，影响其它电路。若要进一步减少涟波，可以使用高阶滤波，输入端的接滤波电容之后再一个扼流圈（电感器），扼流圈对涟波电流有很高的阻抗，以便得到稳定的直流输出。如果直流负载需要较严格的平顺直流电压，则可以使用一个稳压器，以应付供电变化和负载特性的变化。实验中，元件的选择，一般要求：1、通常按照滤波电路的放电时间常数𝑅𝐿𝐶来确定电容大小𝑅𝐿𝐶≥（3−5）𝑇2；2、二极管承受的最高反向电压为√2𝑉1。3、滤波电容应选用耐压应大于1.1√2𝑉1。4.倍压整流器图所示为德隆倍压整流器，倍压整流的方式不只一种。倍压整流(二倍)方式是利用两组简单的半波整流，以指向相反的二极管分别生成两个正负不同的电源输出，并分别加以滤波。连接正负两端可得到交流输入电压两倍的输出电压。此种电路称为德隆电路(德文:Delon-Schaltung)。如需要的话，此电路也可以提供中间电压，或当作正负双电压的电源来使用。另一种倍压整流是格赖纳赫电路(德文:Greinacher-Schaltung，如图5所示。格赖纳赫倍压电路可以继续添加二极管和电容器的级联，而形成多倍电压的电压倍增器，这样的倍压电路虽可以提供几倍于输入交流峰值的电压，但电流输出和电压稳定度则受到限制。此类电压倍增器电路常用来提供高电压予旧式电视机的阴极射线管（CRT）、光电倍增管、或电蚊拍。德隆电路的工作原理简单明了，如图6所示格赖纳赫电路的工作原理分负半周和正半周两个时间段，分析如下：1、当负半周工作时，D1导通、D2截止，电源经D1向电容器C1充电，理想情况下，电容器C1可以充电到Vm；2、当正半周工作时，D1截止、D2导通，电源经C1、D1向C2充电，由于C1的Vm再叠加变压器副边的Vm使得C2充电最高可达2Vm，一般C2的电压需要几个周期后才会渐渐达到2Vm，不是在半个周期内即达到2Vm。如果有一个负载并联在倍压器的输出端口，在负半周时间电容器C2上的电压会下降，但是在正半周会被充电达到2Vm。三、实验设备模拟电子电路实验箱、信号源、电源、示波器。四、实验步骤1.如图接线，选择信号源输出为5V（1）当AB端口接100kΩ电阻时，观察AB端口的波形与输入波形的变化，测量其直流分量的大小；（2）当AB端口接470µF电容时，观察AB端口的波形与输入波形的变化，测量其直流分量的大小；（3）当AB端口接100kΩ电阻并联470µF电容时，观察AB端口的波形与输入波形的变化，测量其直流分量的大小。2.如图7接线，选择信号源输出为5VPPV,当AB端口接100k电阻时，观察AB端口的波形，测量其直流分量的大小；3.如图接线，选择变压器输出为0—9V输出，（1）当AB端口接100kΩ电阻时，观察AB端口的波形与输入波形的变化，测量其直流分量的大小；（2）当AB端口接470µF电容时，观察AB端口的波形与输入波形的变化，测量其直流分量的大小；（3）当AB端口接100kΩ电阻并联470µF电容时，观察AB端口的波形与输入波形的变化，测量其直流分量的大小。4.如图接线，选择变压器输出为0—9V输出,120.1CCF,(1)AB端口不接负载100k电阻时，观察AB端口的波形，测量其直流分量的大小；(2)AB端口接入负载100k电阻时，观察AB端口的波形，测量其直流分量的大小；五、实验数据记录1.半波整流：只接电阻时，只接电容时：电容和电阻并联时：2.3.全波整流：用9V电源时，只加电阻：只加电容：电容与电阻并联：4.不接电阻：接电阻时：六、实验结果分析在半波整流电路中，由于二极管的单向导电，正弦电流只有一半能够通过二极管。电流通过一个比较大的电容，由于电容充放电比较慢，所以得到的输出电流比正弦电流更加平缓，接近直流电流。在全波整流电路中，通过四个二极管的并联即桥式整流电路，将正弦电流转变为频率加倍的单向正弦电流，然后通过滤波电容将它转变为直流电流。实验测量出的电压高于电源电压。