实验一  单相桥式整流滤波电路

一、实验目的

（1）理解二极管全波整流电路的工作原理。

（2）了解各元件的工作性能和外形。

（3）观察单相桥式整流滤波电路的输入和输出电压波形。

（4）由单相桥式整流电路输出电压峰值计算输出电压的直流平均值，并与输入电压有效值进行比较。

（5）由单相桥式整流滤波电路输出电压峰值计算输出电压的直流平均值，并与输入电压有效值进行比较。

（6）由单相桥式整流电路输出电压峰值计算变压器副边电流有效值。

（7）测量全波整流电路中二极管两端的反向峰值电压。

（8）测量整流滤波电路输出脉动电压的峰-峰值。

（9）观察滤波电容接与不接对输出电压波形的影响，了解滤波电容的作用。

（10）观察滤波电容大小的变化对输出脉动电压的影响。

（11）观察负载电阻大小的变化对输出脉动电压的影响。

二、实验器材

虚拟实验设备

u  操作系统为Windows XP的计算机   1台

u  Electronics Workbench Multisim 8.x～9.x电子线路仿真软件  1套

u  示波器Oscilloscope                1台

u  硅桥MDA2501                      1个

u  数字万用表                            1个

u  交流电压源                            1个

u  电阻（200Ω，2W）        1个

u  电阻（1KΩ，2W）                1个

u  电解电容（470μF，50V）     1个

u  电解电容（10μF，50V）              1个

u  开关                      1个

实际工程实验设备

u  模拟实验箱                1台

u  函数信号发生器                     1台

u  示波器                    1台

u  数字万用表                            1台

u  电阻（200Ω，2W）               1个

u  电阻（1KΩ，2W）                1个

u  电解电容（470μF，50V）   1个

u  电解电容（10μF，50V）              1个

三、实验原理及实验电路

全波桥式整流电路有电阻负载时直流电压平均值U_L与输入交流电压有效值U的关系为

U_L=0.9U

桥式整流电路输出电压的脉动频率f₀为交流电源频率f（=50Hz）的2倍，也等于交流电源周期T倒数的2倍，即

f₀=2f=2/T

桥式整流电路中，每个二极管两端所加的反向峰值电压Um为交流电压有效值的倍，以保证安全选取整流二极管时最大反向峰值电压U_Rm取U。

整流滤波电路的平均直流输出电压U_CL可用输出电压的峰值U_P减去脉动电压峰-峰值U_P-P的一半来计算，即

U_CL=（U_P-U_P-P）/2

在小电流输出的情况下，全波整流电容滤波电路（包括桥式整流电容滤波电路）的直流输出电压可估算为交流电压有效值的1.2倍，即

U_CL≈1.2U

实验电路如图1-1所示。

四、实验步骤

  1、变压器副边输出的测量

建立如图1-2（a）所示的电路，双击数字万用表的图标，打开其面板，设置为交流电压档。单击仿真开关，进行仿真分析，观察XSC₁示波器屏幕上的波形，如图1-2（b）所示。按下仿真暂停按钮，用游标测量波形的最大值。描绘波形曲线，记录测量的数值和数字万用表（图1-2（c））显示的数字，并与计算值比较。

图1-2（a）  变压器副边输出测量电路

图1-2（b）  变压器副边输出波形

图1-2（c）  万用表测量结果显示

  2、桥式整流电路

（1）建立如图1-3（a）所示的桥式整流滤波电路。按下“A“键，使图1-3（a）中的开关J_1A处于打开位置，双击数字万用表的图标，打开其面板，设置为直流电压档。

（2）单击仿真开关，进行仿真分析，观察XSC₁示波器屏幕上的波形，如图1-3（b）所示。按下仿真暂停按钮，用游标测量曲线的最大值与最小值。描绘波形曲线，记录游标测量的数字和万用表显示的数字，并与计算值比较。

 3、整流滤波电路

（1）按下“A”键，使图1-3（a）中的开关J_1A处于闭合位置，将电容C₁接入电路，重复第2步实验。

（2）将电容C₁的值改为10μF，重复第2步实验。

（3）将电容C₁的值改为470μF，将电阻R₁的阻值改为200Ω，重复第2步实验。

图1-3（a）  桥式整流滤波电路

图1-3（b）  桥式整流电路输出波形

图1-3（c）  桥式整流滤波电路输出波形

五、思考题

（1）根据波形图说明桥式整流电路是全波整流还是半波整流？

（2）桥式整流电路不带滤波电容时，电阻负载输出电压平均值与输入电压有效值之间存在什么关系式？

（3）桥式整流电路加上滤波电容后输出电压的波形有什么变化？电容C₁和电阻R₁的数值大小对输出电压的波形有何影响？

（4）桥式整流器与半波整流器比较，输出脉动电压的频率与输入正弦电压的频率有何不同？

（5）在坐标纸上画出单相桥式整流滤波实验电路图，用虚线分别标注出变压器、整流电路、滤波电路及负载各组成部分的电路；并根据实验测试结果，在各组成部分电路对应处分别画出波形图（注意标明波形图中各部分的坐标值）。

（6）根据实验测得的参数，计算表1-4中的各数据。  

第二篇：实验(实训)课题五 单相桥式整流、电容滤波电路

实验（实训）课题四  单相桥式整流、电容滤波电路

一、实验目的

　1、 研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。

二、实验原理

电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。

图18－1  直流稳压电源框图

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图18－1 所示。电网供给的交流电压u₁(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u₂，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u₃，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压u_I。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。

　　图18－2 是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路，它由调整元件（晶体管T₁）；比较放大器T₂、R₇；取样电路R₁、R₂、R_W，基准电压D_W、R₃和过流保护电路T₃管及电阻R₄、R₅、R₆等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经T₂放大后送至调整管T₁的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

    由于工程上常把电网电压波动±10％做为极限条件，因此也有将此时输出电压的相对变化△U₀／U₀做为衡量指标，称为电压调整率。

  　5、 纹波电压

输出纹波电压是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值（或峰值）。

    三、实验设备与器件

  　1、 可调工频电源             2、 双踪示波器

    3、 交流毫伏表               4、 直流电压表

    5、 直流毫安表               6、 滑线变阻器200Ω/1A

    7、 晶体三极管 3DG6×2(9011×2)，3DG12×1(9013×1)

        晶体二极管 IN4007×4       稳压管 IN4735×1

电阻器、电容器若干

    四、实验内容

  　1、 整流滤波电路测试

按图18－3 连接实验电路。取可调工频电源电压为16V， 作为整流电路输入电压u₂。

图18－3  整流滤波电路

  　1) 取R_L＝240Ω ，不加滤波电容，测量直流输出电压U_L 及纹波电压_L，并用示波器观察u₂和u_L波形，记入表18－1 。

  　2) 取R_L＝240Ω ，C＝100μf ，重复内容1)的要求，记入表18－1。

3) 取R_L＝240Ω ，C＝200μf ，重复内容1)的要求，记入表18－1。

表18-1       U₂＝16V

注意

  　①每次改接电路时，必须切断工频电源。

②在观察输出电压u_L波形的过程中，“Y 轴灵敏度”旋钮位置调好以后，不要再变动，

  　2) 测量输出电压可调范围

　　接入负载R_L（滑线变阻器），并调节R_L，使输出电流I₀≈100mA。再调节电位器R_W， 测量输出电压可调范围U_0min～U_0max。且使R_W动点在中间位置附近时U₀＝12V。若不满足要求，可适当调整R₁、R₂之值。

   五、实验总结

　  1、 对表18－1 所测结果进行全面分析，总结桥式整流、 电容滤波电路的特点。

　  2、 分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。

    六、预习要求

　  1、 复习教材中有关分立元件稳压电源部分内容， 并根据实验电路参数估算U₀的可调范围及U₀＝12V时T₁，T₂管的静态工作点（假设调整管的饱和压降U_CE1S≈1V ）。

　  2、 说明图18－2 中U₂、U_I、U₀及₀的物理意义， 并从实验仪器中选择合适的测量仪表。

  　3、 在桥式整流电路实验中，能否用双踪示波器同时观察 u₂和u_L波形，为什么？

　  4、 在桥式整流电路中，如果某个二极管发生开路、 短路或反接三种情况，将会出现什么问题？

  　5、 为了使稳压电源的输出电压U₀＝12V，则其输入电压的最小值U_Imin

应等于多少？交流输入电压U_2min 又怎样确定？