整流滤波实验报告

整流滤波电路实验一、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、实验原理1、整流和滤波整流电路的作用是将交流电转换成直流电，严格地讲是单方向大脉动直流电，而滤波电路的作用是把大脉动直流电处理成平滑的脉动小的直流电。(1)整流原理利用二极管的单向导电性可实现整流。○1半波整流如图17-3所示中TR是交流变压器，D是二极管，LR是负载电阻。若输入交流电为tVtvPsin)(2(17-5)则经整流后输出电压LV(t)为（一个周期内）sin0(t)02PLVttVt(17-6)其相应的平均值（即直流平均值，又称直流分量）图17-4半波整流电路及其波形图PPTLPVVdttVTV318.01)(10(17-7)○2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期信号都被利用，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17-4所示。若输入交流电为tVtvPsin)(2（17-8）经桥式整流后的输出电压)(0tv为（一个周期）0sin0sin2PPVttvVtt（17-9）其相应直流平均值为PPTVVdttvTv637.02)(1000(17-10)由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均值比半波整流提高了一倍（忽略整流内阻时）(2)、滤波电路经过整流后的电压（电流）仍然是有“脉动”的直流电，为了减少波动，通常要加滤波器，常用的电路有电容、电感滤波等。先介绍最简单的滤波电路。○1电容滤波电路电容滤波器是利用电容充放电来使脉动的直流电变成平稳的直流电。如图17-5所示为电容滤波器在带负载图17-5桥式整流电路和波形图LR0v图17-6全波整流电容滤波器iu0u电阻后的工作情况。设在0t时刻接通电源，整流元件的正向电阻很小，可略去不计，在t=1t时，CU达到峰值为iU2。此后iU以正弦规律下降直到2t时刻，二极管D不再导电，电容开始放电，CU缓慢下降，一直到下降一个周期。电压iU上升到和CU相等时，即3t以后，二极管D又开始导通，电容充电，直到4t时刻。在这以后，二极管D又截止，CU又按上述规律下降，如此周而复始，形成了周期性的电容器充放电过程。在这个过程中，二极管D并不是在整个半周内都导通的，从图上可以看到二极管D只在3t到4t段内导通并向电容器充电。由于电容器的电压不能突变，故在这一小段时间内，它可以被看成是一个反电动势（类似蓄电池）。由电容两端的电压不能突变的特点，达到输出波形趋于平滑的目的。经滤波后的输出波形如图17-6所示。三、实验内容设计自组半波和全波桥式整流电路及滤波电路并进行测试用所给的仪器元件器材，根据前述电路图组装整流电路及滤波电路，并对整流滤波电路进行测试。实验仪器：AC变压器（1只）、示波器（1台）、万用表（1块）、二极管（4只1N4007）、电阻（1只1K）、电位器（1只10K）、电容器（二只10F、470F）导线和短线桥若干等。（1）FB715-I型物理设计性实验装置组装半波整流和全波整流电路。（2）用示波器观察正弦波、半波整流和全波整流以及在电路中串联电阻，和在电阻两端并联电容，分别画出电压图形。0ut0图17—7忽略内阻时的波形滤波前的波形滤波后的波形四、数据处理观察的各种电路下的示波器图像如下：交流电的正弦波图像半波图像全波图像串联一个25欧的电阻，并联电容为10微法串联一个50欧的电阻，并联电容为10微法串联一个100欧的电阻，并联电容为10微法串联一个200欧的电阻，并联电容为10微法串联一个25欧的电阻，并联电容为470微法串联一个50欧的电阻，并联电容为470微法串联一个100欧的电阻，并联电容为470微法串联一个200欧的电阻，并联电容为470微法仅串联一个470微法的电容五、实验总结思考题：1、半波整流电路和全波桥式整流电路的工作原理分别是？1、半波整流电路工作原理：设变压器二次绕组的交流电压u2=U2sinωt，式中，U2为二次电压有效值。u2的波形如图7.1.2（a）所示。图7.1.1单相半波整流电路(1)正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。单项半空桥式电路(2)负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=u2。2、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，使图6.2.1-3桥式整流电路和波形图(8)则经桥式整流后的输出电压为(一个周期)(9)(10)由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少,平均值比半波整流提高了一倍（忽略整流内阻）2、桥式电路和半波电路整流有什么不同，哪个更好？半波电路中负载上只能通过一个方向的电流，而桥式整流电路却可以通过两个方向的电流，显然桥式整流电路更好，因为此电路中电流不会中断，负载两端加的电压更稳定。3、在相同的电容下，串联不同的负载，它的纹波电压有什么不同？在相同的电容下，串联的电阻越小，输出的交流成分幅值越小，即输出电压越平稳。因为电阻越小，其分压也越小，故示波器上的纹波电压幅值越小。a)在相同的负载下，不同的电容下，它的纹波电压有什么不同？在相同的负载下，电容越大，纹波电压越平稳，幅值越小。因为电容越大，充电时间越长，纹波电压也就越平稳。六、实验心得做实验时首先要熟悉仪器，充分了解各元器件的用处和相应的数值，并且要先熟悉实验原理，在实验过程中要认真记录观察各种现象，对图像的记录要全面。