整流滤波实验报告 - 图文

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

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