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* * 组 装 整 流 器 浙江大学物理实验中心 ? 电磁学系列 9 整流器是电子仪器的重要组成单元。其功能是将交流电整流后变成直流电。其形式整流可以分半波整流，全波整流及桥式整流。主要作为整流元件的有两种，一种是可控硅，而另一种就是晶体二极管。本实验主要采用晶体二极管做为整流元件。然尽管交流电信号经整流变成直流信号，但在这直流信号中仍包含着交流成分，所以作为一个完整的整流器除了整流电路外还必须包含有滤波电路，而滤波元件主要有电容和电感，可组成多种不同的滤波电路，有RC滤波、LC滤波以及π型滤波等等，本实验采用RC滤波。 一、实 验 目 的 1、根据实验室提供的元器件，完成各种整流电路的设计 。 2、熟悉常用的一些电子元件、熟悉电子示波器的使用 。 二、 实 验 原 理 1、二极管的单向导电性 当外电压如图1 所示加在二极管两端时，二 极管电流导通。当外加电压如图2 所示时，则二 极管不导通，这就是二极管的单向导电性。二极管正向导通时，有门限电压的作用，如图3 ，只有当外电压大于门限电压0.7V（硅）或0.4V（锗）时，二极管才能导通。 图1 图2 图3 0 v I I I 2、各种电压的定义及波形因素 （1）峰 - 峰电压VP-P ：表示正弦波峰到峰之间的电压幅度； （2）峰值电压VP ：表示正向脉动电压从零电平到最高电压间的幅度； （3）平均值电压 ： （ u=Vmcos?t ） （4）有效值电压 V ： 3、各种波形间的相互关系 （1）KF 波形系数： （2）KP 波峰系数： 由上述两式推导： 附表：正弦波、半波、全波的KF、KP 全波 半波 正弦 KF KP 波形 波形 2 1.11 1.11 1.57 4、整流电路的类型及特点 （1）半波整流 A、电路图及电压波形图如图所示： v0 220V U2 D + - 半波整流电路 v2 0 ? 2? 3? 4? ? 2? 3? 0 v0 + _ V 半波整流电路中，对于电阻负载二极管所承受的反向最大电压为 V（V为有效值），对于电容负载所承受的反向最大电压为2 V。 _ + V V B、二极管的反向耐压 V0 ?t V0 C、输入输出电压关系为 设输入电压 在二极管导通时忽略电路损耗与门限电压，则 V2输入电压的有效值 输出电压平均值 下同 D、滤波电路 尽管交流电信号经整流变成直流信号，但在这直流信号中仍包含着交流成分，所以作为一个完整的整流器除了整流电路外还必须包含有滤波电路。 a、滤波原理（RC为例） 电路如图，当 (其周期T为）正半周期时，二极管导通， 对电容充电，由于二极管导通 时内阻很小，电容很快被充到峰值。当 负半周期时，二极管截止，这时电容上的电压要通过负载电阻放电，时间常数 。 当 远大于T 时，电容上的电压刚刚释放了一小部份时， 的下一个周期又导通了，电容就又被 充到峰值 。 这样一次又一次就可有以保持输出电压变化保持稳定。 C 滤波电路 充 放 b、电容滤波单相半波电路 T 实验与理论都可有以证明：负载电阻一定的情况下电容越大滤波效果越好 RC=0.002S R=470 ? C=4.7μ RC=0.0047S R=470 ? C=10 μ RC=0.047S R=470? C=100μ （2）全波整流 电路图及波形图如下所示： 输入v2 0 ? 2? 3? 4? ? 2? 3? 0 输出v0 （频率增加一倍） v0 + - 220V v2 R 图 6 全波整流电路 v2 全波整流的滤波效果及二极管承受反向最大压降与半波整流相同，其输入输出电压关系为： 全波整流的优点是利用电源的正负半周，同时电压的脉动大大减小。缺点是需要二个整流二极管，而变压器需带对称抽头，结构复杂。 （3）桥式整流 电路图如图7所示，波形图与全波整流类似。 v0 + - 220V 图 7 桥式整流电路 v2 v0 + - v2 图 8 桥式整流的滤波效果与前两者相同，但其二极管承受的最大反向压降为二只二极管同时分摊，如图8所示，所以为半波整流的一半。其输入输出电压关系为： 三、实 验 仪 器 电子示波器 信号发生器 二极管 电阻 电容 电源变压器 专用面包板 示波器TDS—1002的简单使用 1：CH1，CH2两信号输入的测量接线图。