学生姓名： XX  学号：00000000 专业班级：XXXXXXXXXXXXXX

实验时间：XXXX时XXX分  第XX周  星期X   座位号：XX

上面是我自己的信息，被我改成“XX”，下载者自行修改，最下面还有我做实验的图片，如果没做实验或者实验一塌糊涂可以参照，或者P成黑白or照着画，这      5财富值， 你看值，就下载！我很给力的！！！！！

整流滤波电路实验

 

一．实验目的

    1.研究半波整流电路、全波桥式整流、滤波电路；

   2.测绘电学原件的伏安特性曲线，学习图示法表示实验结果。

二.实验器材

    6伏交流电源 ，双踪示波器 ，电解电容470μF×1、100μF×1，整流二极管IN4007×4，电阻箱，导线若干。

三.实验原理

1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。

2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。

四.实验步骤

1、连接好示波器，将信号输入线与  6V  交流电源连接，校准图形基准线。

2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。

3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。

5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）

6、更换10μF的电容，改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）

7、分别记下并描绘出各波形图。

五.实验数据以及波形图

1.电源的波形图

2.半波整流的波形图

3.桥式全波，无电容有电阻

4.桥式全波，有电容无电阻

5.电容10uf—电阻25Ω

6.电容10uf—电阻50Ω

7.电容10uf—电阻100Ω

8.电容10uf—电阻200Ω

9.电容470uf—电阻25Ω

10.电容470uf—电阻50Ω

11.电容470uf—电阻100Ω

12.电容470uf—电阻200Ω

六、思考题

1、峰-峰值为1V的正弦波，它的有效值是多少？ 

    答:有效值?0.354V

    2、整流、滤波的主要目的是什么？ 

   答:目的为减少交流成分,增加直流成分.在一些非用直流不可的场合,可以将交流变直流。 

3、要将220V50Hz的电网电压变成脉动较小的6V直流电压，需要什么元件？ 

  答:需要的元件有:电感,电容,二极管.电感用来降低电压,电容和二极管用来整流滤波,将交流电变直流电。

七、实验总结

1、选择电源时应选择6V电源，否则会烧坏示波器。

2、连接电路时要连接保护电阻，防止电容或二极管烧坏。

第二篇：实验报告

中南林业科技大学

课程设计报告

         

设计名称：    过流过压保护可调直流电压源                                    

姓    名：    金岩             学    号：     20114269       

专业班级：   2011级电子科学与技术1 班                                     

院（系）：       计算机与信息工程学院                                      

设计时间：        2013年6月                                      

设计地点：       电子信息楼303                                           

 

        

一：实验目的:

通过设计过流过压直流可调电压源掌握通过LM317来实现过流过压保护电源的设计和工作原理，了解相关器件的性能，以及焊接技术。并且通过最后的调试得到数据，然后进行数据分析和故障处理。

二：实验器材：

附：元器件表

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        三：工作原理：

本课程设计项目是设计一直流电源，重点是过流保护发及过压保护。电源输出直流电压两路，一路是固定输出电压源+5V，另一路是输出电压可调+3V＝--+12V。额定输出电流300mA，设计保护电流四档可调：338mA，268mA，105mA，35mA，即当电源输出电流超过设计保护电流时，保护电路动作，断开电源与负载的连接。

本电路由如下部分组成：变压电路，整流电路，滤波电路，过流保护电路，输出电压调节电路。

 

                                                                           

                                                    +5V

                                                    

 

各部分电路的设计

降压，整流，滤波电路

因为本电路输出电压最大为12V，即三端稳压器输入电压要求大于12+5＝15V，可以选择为16V，所以取整流滤波输出电压（即三端稳压器输入电压）为16V左右。降压变压器次级电压的选择，因为整流滤波输出电压的最大值等于变压器次级电压的1.414倍，所以可考虑选择变压器次级电压为12V，这样，整流滤波输出电压的最大值等于17V。变压器的功率选择，因为电路输出额定电流300mA，所以电路输出额定功率为17V*300mA=5W，所以变压器功率为6—7w就可以了，本电路选择变压器功率为10W。

流二极管的耐压要求：高于17V（高于变压器次级电压最高值）。

整流二极管的平均整流电流要求：大于300mA。

这样，整流二极管采用常用的整流二极管IN4001（耐压而100V，电流1A）就足够达到要求了。

滤波电容的耐压要求：高于17V（高于变压器次级电压最高值）。

滤波电容的容量要求：，其中T为220V交流电周期为0.02 秒，R为整流滤波电路负载等效电阻（可这样确定：整流滤波电路最小输出电压比上最大输出电流，本电路：15V/300mA=50Ω），

C > （600uF—1000uF），取C 为1000uF/25V。

保护电路

右图所示为NE555定时器内部结构图，外部连接可参见电路原理图。“2”“6”接一起通过电阻R6接电源VCC，通过电容器C4接地GND，”7”通过电阻R3接电源调整三极管Q1的基极。电路刚接上电源时，电容C4无充电电荷，“2”“6”为低电平，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，与非门G1输出低电平，G2输出高电平，泄流管T截止，因此调整管Q1无偏置电流而截止，这时电源通过R6对电容C4充

                                                      5

电，“2”“6”电位升高，当电位升高到（2/3）VCC时，比较器C1输出低电平，与非门G1输出高电平，泄流管

T导通，调整管Q1导通。电源向负载供电。这就是电路起始工作过程，时间由电阻R6和电容C4决定。大约为R6*C4。

    电路在正常工作条件下（无过流），检测电阻R5（或并上R8或并上R9或并上R8//R9）上电压较小，三极管Q2截止，555维持工作状态不变，泄流管T导通，调整管Q1导通。电源向负载供电。

如果电路输出电流过大，这个电流通过R5，在R5上产生较大的电压，使Q2导通，电容C4通过Q2快速放电，使“2”“6”电位快速下降到低于（1/3）VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，与非门G1输出低电平，G2输出高电平，泄流管T截止，因此调整管Q1无偏置电流而截止，断开了电源与负载的连接，起到保护电路和负载的目的。电路保护后，输出电流为0，Q2又截止，C4再次充电，当充电使得“2”“6”电位升高到（2/3）VCC时，比较器C1输出低电平，与非门G1输出高电平，泄流管

T导通，调整管Q1导通，电源向负载供电。但只要故障没有排除，电路又立即进入保护状态。

当电路处于保护状态时，与非门G1输出低电平，非门G3输出高电平，发光二极管D1亮，表示电路处于保护状态。或者用当电路处于保护状态时，与非门G1输出低电平，非门G3输出高电平，蜂鸣器叫，表示电路处于保护状态。

各元件参数的计算：

555的工作电压不能大于16V，不能直接将整流滤波后电压（最

                                                      6

大为17V）加到555上，串联一个红色发光二极管降压（所降电压为1.8V），降压后最大为15.2V。

555输出高电平电压约为14V，设计D1电流为4mA，则R1=(14-1.8)/4=3.05K，取R1=3K。

蜂鸣器限流电阻R1的计算：

555输出高电平电压约为14V，设计蜂鸣器工作电流为4mA，用12V的蜂鸣器，则R1=(14-12)/4=500Ω，取R1= 470Ω。

R6和C4的计算，设计保护时间为0.5秒，则根据T=1.1R6*C4，可取C4=47uF，R6=10K。

设Q2导通电压为0.6V，则R5=0.6V/300mA=2Ω。为了调节的方便，取电阻R8，R9与R5通过开关成并联状态。

取R8 = 10Ω，R5=3Ω.

“7”为低电平时，Q1要饱和导通，因为当“7”为低电平时电阻R3上的电流近似为17/R3，这个电流设多大合适？这要考虑调整管的电流放大系数β，小功率管9012的β>50，而调整管最大输出电流为300mA，因此，调整管基极电流只要大于6mA，调整管就处于饱和状态，R3=17/6=2.83K，可取R3=2K。

R2的估算：当取R3为2K时，R3电流为8.5 mA，是基极电流与R2电流之和，因此R2电流必须小于2.5 mA，取R2=10K可行。

Q1主要考虑的是最大输出电流，因最输出电流为300mA，而9012的电流可达500mA。

R4取几十欧姆都可以。

Q3，R11，R12组成过压保护电路，在接口处的电压高于+5V时，Q3将导通，电容C4放电，555“6”脚电位下降，内部泄流管截止，Q1截止，起到保护作用。所以这是一个过压保护电路。

  R7是起动电阻，在带负载开机时，且负载较重时开启电源，此时由于开机时滤波电容的充电以及负载电流的共同影响，电路可

能起动不了，有了R7提供通路，电路可以启动。

S是起动按键，在带负载开机时，且负载很重时开启电源，此时由于开机时滤波电容的充电以及负载电流的共同影响，电路可能起动不了，按下按键提供通路，电路可以启动。

电源是电路中必不可少的电路器件，是给电路提供电能的单元电路。在电子电路中，所需要的电源主要是直流电源：直流稳压源（主要反映稳压源器件的参数有：额定输出电压值，额定输出功率，电源效率，纹波抑制系数，输出电压稳定系数等等），若输出电压可调称为可调直流稳压源，稳压源电路主要由变压，整流，滤波，稳压以及输出电压调节电路五部分组成，常用的直流稳压电源有串联式稳压直流电源和开关直流稳压电源，串联式稳压直流电源主要优点是电路结构简单，调节方便，缺点是效率低，开关直流稳压电源优点是电源效率高，缺点是电路结构复杂成本较高。直流电流源（主要参数有输出电流，额定输出功率，等等），输出电流可调的称为可调电流源，电流源电路主要由电压转化成电流的电路构成。

三端稳压器LM317简介

LM317是三端稳压器，不稳定直流电压从LM317的输入端（3）输入，从输出端（2）输出稳定的直流电压。

    LM317外形如左图所示，脚的编号从左至右为1，2，3。

1—调整端，2—输出端，3—输入端。不稳定电压从3端输入，从2端输出的电压为稳定电压。

LM317的一个最重要的特性是：2—1之间电压恒为1.25V。

                                                 8

                                               7

其它特性需要了解的是：调整端（1）电流很小（小于0.05mA)，在工作电流比它大得多的条件下这个电流忽略不计；输入端所加电

压小于40V；为保证三端稳压器正常稳定的工作，输入端电压要比输出端电压高于3V以上。

以LM317为核心器件构成的输出电压可调的直流稳压电源的设计与电路参数的计算：

不稳定的直流电压Ui从三端稳压器LM317的输入端（3）输入。

输入电压低于40V，但需要比最高输出电压高出3V以上。本电路设计最高输出电压为12V，则本电路输入电压高于15V（本电路取16V左右）。可调的稳定直流电压Uo从三端稳压器LM317的输出端（2）输出，可调电压源电压大小由“1”脚到地GND之间的电阻以及“2”脚与“1”脚之间的电阻确定。

可调电压源额定输出电流大小由三端稳压器LM317 决定，当

三端稳压器装上散热片后，额定输出电流为1.5A。

本可调电压源设计指标：

输出电压可调：3V—12.00V；

    额定输出电流：1A，额定输出电流的含义是，电路在正常工作的条件下，能够输出的最大电流。因为当输出电压恒定时，输出电流随着负载的变化而变化，负载电阻越小时，输出电流越大，所以要注意负载电阻不能取得太小，需要根据额定电流（或额定功率）进行计算。

    三端稳压器LM317的输出端（2）到调整端(1)的电压恒定为1.25V，三端稳压器LM317的调整端（1）的电流小于50μA，当控制电路工作电流比50μA大得多时，这个电流可以忽略不计，即认为调整端（1）虚断路。本电路设计控制电路工作电流为5mA左右，比50μA电流大得多（100倍），因此调整端（1）的电流完全可以忽略不计。这样从三端稳压器LM317的输出端（2）流到调整端（1）的电流与从调整端（1）流到地GND的电流相同。

设计思想：固定输出端（2）到调整端(1)的电阻Ra＝R12//R13，则LM317从输出端（2）流到调整端(1) Ra的电流不变，而调整端（1）到地GND的等效电阻R_b（R3 // R14,R15,R16,R17,R18电阻）可调（通过改变四位开关的开关状态而改变电阻阻值的大小），由于流过调整端（1）到地GND的等效电阻的电流也不变，所以调整端（1）到地GND的电压随着调整端（1）到地GND的电阻的变化而变化，使得输出端电压变化。

                   ①

其中Ra是输出端（2）到调整端(1)的电阻R12//R13。

Rb是调整端（1）到地GND的等效电阻。

下面确定电阻Rb的最小值Rbmin和最大值Rbmax与电阻Ra的关系。

当电阻Rb取最小值Rbmin时，输出电压最低为3V，因此，关系式

                  成立，

得                        ②

当电阻Rb取最大值Rbmax时，输出电压最高为12.00V，因此，关系式

         成立，

得                          ③

当取Rbmax=3K时，Ra=349?（可用360?并10K得到）。当然也

                                                     13

可以用其它组合，只要注意到Ra的电阻值不要取得过大（一般不要大于500?），过大时，工作电流过小，调整端的电流就不能忽略不计了，前面的计算方法也就不再正确，当然也不要取得太小（一

般不要小于100?），太小时工作电流太大，造成不必要的功率浪费。

当取Ra=349?时，Rbmin ＝ 1.4*3K ＝ 489?。

本电路取R11= 1.2K，R12= 620，R13 = 300，R14 = 150，R15 = 75 ?。

四：测试过程：

带保护直流电源（实践制作测试部分）

仔细研究电路原理图，其重点是过流保护过程的分析与理解。

当电路工作原理问题弄清以后，计算确定电路中各电阻的阻值。将其讨论过程以及设计计算过程写入报告中。若将保护电流改变为５００mA，请重新确定R5。

仔细研究印刷电路板，在本印刷电路板上将要装配的器件有：普通1/4W电阻器，瓷片电容器，整流二极管，发光二极管，三极

管，集成块555。输入和输出接口等等。　　

仔细研究印刷电路上的图形或符号，确定各位置所装配的是何种元件。若是二极管，还要弄清板上的对应“+”极和“-”极，若是三极管，弄清板上对应的“e” “b” “c”，对于集成块，要弄清楚各脚在印刷板上的相应位置。

仔细研究元器件，各电阻器及其阻值，精度，功率，电阻阻值可从电阻上所标的色码直接读出，或者用万能表的欧姆档直接测量确定。各瓷片电容的电容量（标注在电容上）。各发光二极管及其”+””-“极。三极管上对应的“e” “b” “c”，集成块的脚编号的确认。

认真焊接。按照印刷板上器件编号找到相应的元件，按以下顺序焊接：电阻，IC座，瓷片电容，发光二极管，三极管，接口。焊接过程中注意以下问题：

１　各发光二极管”+””-“极。三极管上对应的“e” “b” “c” ２　集成块的脚在印刷板上的对应位置。

３　J1要与前续电路的输入输出电源接口方位相一致，因此要注意其方位。

仔细观察各焊接点，检查有无短路现象和虚焊现象。

认真测量。在观察所焊接的电路板处于正常状态后，将交流电源接入到J1接口。

　　将负载电流逐渐增大，并用电流表加以监测，记录下当电路有

保护动作时的负载电流，并记录下此时对应的保护电阻R5的值。

　　改变开关S2的状态，用以改变保护电阻R5的电阻值，再次

将负载电流逐渐增大，并用电流表加以监测，记录下当电路有保护

动作时的负载电流，并记录下此时对应的保护电阻R5的值。

　　重复以上步骤。

4  改变开关S3的状态，测量输出电压。

测试：本电路决定保护电流大小的是电阻R5，为了研究和观察保护电流大小随R5的变化而变化，设计了电阻模块（由R7R8R9串联而成），当MN端口连接到J3的任意两点时，R5的等效电阻发生变化。实验者改变连接方式，测量R5等效电阻在不同值时的保护电流大小（方法是在输出端加负载，改变负载电阻大小改变输出电流，观察保护电路在什么时候动作），观察电路在正常工作条件下输出电压及保护电路状态。观察各测量电路在非正常工作条件下输出电压及保护电路状态。

设计表格并将实验测量数据，理论数据记录在表格中。

课程设计任务：

五：：实验数据：                                                   

六：故障处理：由于三极管焊接问题，导致发光二极管发光不稳定，经重新焊接，故障消除。