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，RL是负载电阻。若输入交流电为

图17-4 半波整流电路及其波形图

v2(t)?VPsin?t (17-5)

则经整流后输出电压VL(t)为（一个周期内）

?Vsin?t0??t?? VL(t)??P (17-6)

???t?2??0其相应的平均值（即直流平均值，又称直流分量）

1T1 VP??VL(t)dt?VP?0.318VP (17-7)

T0?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。

RL v0

图17-5 桥式整流电路和波形图

若输入交流电为

v2(t)?VPsin?t （17-8） 经桥式整流后的输出电压v0(t)为（一个周期）

?VPsin?t v0????VPsin?t其相应直流平均值为

0??t?????t?2? （17-9）

1T2 v0??v0(t)dt?VP?0.637VP (17-10)

T0?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电阻后的工作情况。设在t0时刻接通电源，整流

ui

u0 图17-6 全波整流电容滤波器

元件的正向电阻很小，可略去不计，在t=t1时，UC达到峰值为2Ui。此后Ui以正弦规律下降直到t2时刻，二极管D不再导电，电容开始放电，UC缓慢下降，一直到下降一个周期。电压Ui上升到和UC相等时，即t3以后，二极管D又开始导通，电容充电，直到t4时刻。在这以后，二极管D又截止，UC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t3到t4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10?F、470?F）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。

图17—7忽略内阻时的波形

0

u0

滤波后的波形 滤波前的波形

?t

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