第二阶段设计性实验报告
组装整流器
班级：信息工程学院电子信息类107班 学号：[1**********]0 [1**********]7
姓名：陆惠琴 王霞
联系方式：[1**********]（短号563041） [1**********]（短号562560）
实验时间：2011年6月2日
（一）报告摘要： 本实验主要采用晶体二极管作为整流元件；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，主要有RC 滤波，LC 滤波以及π型滤波等等。本设计实验通过已学过的知识，根据实验室提供的电学仪器和电子元器件，自行设计符合要求的电路，并测定其相关参数。组装、调试设计电路，拟定实验步骤，测试设计指标。若测试结果不满足设计指标, 需重新调整电路参数, 使之达到设计指标要求。
（二）简述整流滤波电路工作原理： 整流电路分析、原理图及波形：
1、半波整流电路 半波整流就是利用二极管的单向导电性能，使经变压器出来的电压V o 只有半个周期可以到达负载，造成负载电压V L 是单方向的脉动直流电压。
图1 半波整流电路 图2 全波整流整流电路
2、全波整流电路 利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图2中可见，正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。
全波整流的特点：输出电压V O 高；脉动小；正负半周都有电流供给负载，因而变压器得到充分利用，效率较高。
3、桥式整流电路 桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器, 而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V 2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。
图3 桥式整流电路
滤波电路分析、原理图及波形： 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。 滤波原理（RC 为例）
电路如图，当u (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u 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τ=RC 。当τ远大于T 时，电容上的电压刚刚释放了一小部份时，
u 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。
（三）整流滤波电路的设计原则：
整流器最基本的性能指标有：1：电压谐波系数或纹波系数RF （Ripple Factor） 2：电压脉动系数Sn
3：输入电流总畸变率THD （Total Harmonic Distortion） 4：输入功率因数PF （Power Factor） （四）设计指标要求：
a) 电力网电压 220V
±10%
，f =50Hz
b) 电源变压次极输出电压 视输出直流电压而定 c) 输出直流电压 V 0=3V 、等5V 、12、V 24V d) 输出电流 I o m a x ≤1000mA
e) 输出电阻 R 0
2、 整流滤波电路的设计步骤和方法： 1、实验步骤
1）画出单相桥式整流电路图
2）在实验板上按图连接半波整流电路，将信号发生器连接自耦调压器。 3）检查线路无误后，打开信号发生器电源。
4）用双踪示波器观察输入、输出电压波形，并测量输入、输出电压的峰-峰值。 5）用数字万用表的交、直流电压档分别测量V 2和V 0的值, 直流毫安表测量通过负载R L
的电流I 0的值。
6）更换不同滤波电容，用示波器观察更换前后电阻负载两端电压波形的变化。 2、桥式整流滤波电路中元器件参数计算
1) 变压器次级电压值
已知输出直流电压V 0=12V ，V 0=0. 9V 2，故变压器次级电压值
U 2=
2) 二极管耐压值和过流最大值
2V 2sin ωt =
2403
V 0sin ωt
在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流I D 是负载平均电流的1/2，即
I D =I 0/2=0. 45V 2/R L
每个二极管截止时所承受的最高反向电压就是电源电压的最大值，即
V D =2V 2
故选择整流二极管时应取二极管的额定电流≥2I D ，最高反向电压≥2V D 。 3）滤波电容容量及反向电压
为了获得较好的滤波效果，滤波电容器的电容要选得较大，通常按照滤波电路的放电时间常数τ=R L C ，大于交流周期T 的3~5倍来选择滤波电容
τ=R L C ≥(3~5) T
又有电源频率f =50Hz ，则输出电压周期T =0. 01s ，于是
R L C ≥(0. 03~0. 05) s
对于电容负载所承受的反向最大电压为U max =2（五）画出设计电路图（注明元器件型号指标）： 设计桥式整流电路：
2V 0，故电容的反向电压
A:连接桥式整流电路用示波器观察输入，输出电压波形，并测量输入，输出电压的峰-峰值。 B:整流电路中添加滤波电路，即电容滤波、用示波器观察滤波前后电阻负载两端电压波形的变化 。更换不同滤波器中滤波电容，用示波器观察更换前后电阻负载两端电压波形的变化。
桥式整流
电路图如图4所示，波形图与全波整流类似。
图5 图4 桥式整流电
路
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5所示，所以为半波整流的一半。其输入输出电压关系为：
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5所示，所以为半波整流的一半。其输入输出电压关系为：
v2
+ v0 -
v2
+ v0 -
V 0=0. 9V 2
第二阶段设计性实验报告
组装整流器
班级：信息工程学院电子信息类107班 学号：[1**********]0 [1**********]7
姓名：陆惠琴 王霞
联系方式：[1**********]（短号563041） [1**********]（短号562560）
实验时间：2011年6月2日
（一）报告摘要： 本实验主要采用晶体二极管作为整流元件；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，主要有RC 滤波，LC 滤波以及π型滤波等等。本设计实验通过已学过的知识，根据实验室提供的电学仪器和电子元器件，自行设计符合要求的电路，并测定其相关参数。组装、调试设计电路，拟定实验步骤，测试设计指标。若测试结果不满足设计指标, 需重新调整电路参数, 使之达到设计指标要求。
（二）简述整流滤波电路工作原理： 整流电路分析、原理图及波形：
1、半波整流电路 半波整流就是利用二极管的单向导电性能，使经变压器出来的电压V o 只有半个周期可以到达负载，造成负载电压V L 是单方向的脉动直流电压。
图1 半波整流电路 图2 全波整流整流电路
2、全波整流电路 利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图2中可见，正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。
全波整流的特点：输出电压V O 高；脉动小；正负半周都有电流供给负载，因而变压器得到充分利用，效率较高。
3、桥式整流电路 桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器, 而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V 2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。
图3 桥式整流电路
滤波电路分析、原理图及波形： 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。 滤波原理（RC 为例）
电路如图，当u (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u 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τ=RC 。当τ远大于T 时，电容上的电压刚刚释放了一小部份时，
u 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。
（三）整流滤波电路的设计原则：
整流器最基本的性能指标有：1：电压谐波系数或纹波系数RF （Ripple Factor） 2：电压脉动系数Sn
3：输入电流总畸变率THD （Total Harmonic Distortion） 4：输入功率因数PF （Power Factor） （四）设计指标要求：
a) 电力网电压 220V
±10%
，f =50Hz
b) 电源变压次极输出电压 视输出直流电压而定 c) 输出直流电压 V 0=3V 、等5V 、12、V 24V d) 输出电流 I o m a x ≤1000mA
e) 输出电阻 R 0
2、 整流滤波电路的设计步骤和方法： 1、实验步骤
1）画出单相桥式整流电路图
2）在实验板上按图连接半波整流电路，将信号发生器连接自耦调压器。 3）检查线路无误后，打开信号发生器电源。
4）用双踪示波器观察输入、输出电压波形，并测量输入、输出电压的峰-峰值。 5）用数字万用表的交、直流电压档分别测量V 2和V 0的值, 直流毫安表测量通过负载R L
的电流I 0的值。
6）更换不同滤波电容，用示波器观察更换前后电阻负载两端电压波形的变化。 2、桥式整流滤波电路中元器件参数计算
1) 变压器次级电压值
已知输出直流电压V 0=12V ，V 0=0. 9V 2，故变压器次级电压值
U 2=
2) 二极管耐压值和过流最大值
2V 2sin ωt =
2403
V 0sin ωt
在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流I D 是负载平均电流的1/2，即
I D =I 0/2=0. 45V 2/R L
每个二极管截止时所承受的最高反向电压就是电源电压的最大值，即
V D =2V 2
故选择整流二极管时应取二极管的额定电流≥2I D ，最高反向电压≥2V D 。 3）滤波电容容量及反向电压
为了获得较好的滤波效果，滤波电容器的电容要选得较大，通常按照滤波电路的放电时间常数τ=R L C ，大于交流周期T 的3~5倍来选择滤波电容
τ=R L C ≥(3~5) T
又有电源频率f =50Hz ，则输出电压周期T =0. 01s ，于是
R L C ≥(0. 03~0. 05) s
对于电容负载所承受的反向最大电压为U max =2（五）画出设计电路图（注明元器件型号指标）： 设计桥式整流电路：
2V 0，故电容的反向电压
A:连接桥式整流电路用示波器观察输入，输出电压波形，并测量输入，输出电压的峰-峰值。 B:整流电路中添加滤波电路，即电容滤波、用示波器观察滤波前后电阻负载两端电压波形的变化 。更换不同滤波器中滤波电容，用示波器观察更换前后电阻负载两端电压波形的变化。
桥式整流
电路图如图4所示，波形图与全波整流类似。
图5 图4 桥式整流电
路
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5所示，所以为半波整流的一半。其输入输出电压关系为：
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5所示，所以为半波整流的一半。其输入输出电压关系为：
v2
+ v0 -
v2
+ v0 -
V 0=0. 9V 2