大学实验组装整流器

组装整流器
摘要： 1：设计整流电路，使得电流单向通过负载电路。

2：设计滤波电路，改善输出电压的脉动程度。

3：设计稳压电路，使得输出电压相对稳定。

关键词：二极管，整流，滤波，稳压。

一、引言：
1：由于电网电压为正弦波形电压，使得流经负载电阻的电流不断改变其方向，这对某些电子设备会造成影响。

因此，研究设计整流电路，使电流始终单向通过负载电路。

2：整流过的电路输出单向脉动电压，含有较强交流成分，若把整流电路的输出作为电子设备的电源，会对设备产生不良影响，为改善输出电压的脉动程度，整流电路与负载电路之间加接滤波电路。

3：现实生活中，往往由于电网电压的波动及负载的变化而引起输出直流电压不稳定，而加接稳压电路可以改善这一现象。

二、实验任务
1：根据实验室提供的元器件，完成各种整流电路的设计以及滤波电路、稳压电路的设计。

2：熟悉一些常用的电子元件，熟悉电子示波器以及万用表的使用。

3：学会基本的电路设计以及焊接技术。

三、实验仪器
1.二极管若干
2.试验用专用面板一块
3.发光二级管一个
4.波形发生器一个
5.焊锡若干
6.电烙铁
7.试验板一块
8.稳压管一个
9.导线若干
四、实验原理
（一）整流电路工作原理
<1> 半波整流电路
实验原理图如上1-1
当电压正向导通时，二极管相当于短路，在负载电阻两端可以测到电压，当加反向电压
时，二极管相当于开路，在电阻两端测不到电压，则在示波器上的图像应该如下图1-2(b)
<2> 桥式整流电路原理
桥式整流电路有以下两种设计： （a ）
图 1——1 图 1——2
图 1——3
A R
其实验原理图如图1-3,当电源变压器副边电压为E2.其波形图如图1-4(a)所示，在
E2正半周时，二极管D1、D3受正向电压导通，D2、D4受反向电压而截至。

此时电流由A
端流出，经D1、R 、D3回到B 端，负载上得到上正下负的半波电压，电流波形图如图1-4(b ）
所示。

在E2负半周时，二极管D2、D4受正向电压导通，D1、D3受反向电压而截至。

此时
电流由B 端流出，经D2、R 、D4回到A 端，负载上仍得到上正下负的半波电压，电流波形图
如图1-4（c ）所示。

变压器副边交流电压的极性虽在不断变化，但负载上的电压总是上正下负，于是得到
一个全波电压，如图1-4（d ）
(b)
其实验原理图如上所示，当电源左端为正极时，电流流向：a →b →c →d,当电源右端为正极
时，电流流向：d →e →f →a 。

因此流进负载电阻的电流总是从上至下，并且没有间断。

在示
波器上可以看到如图1-4（d ）所示的图像。

1——5
图 1——4
（二）电容滤波电路原理
所谓滤波是把脉动直流电压中的交流成分削弱或去掉，获得比较平滑的直流电压。

如图1-7
所示。

他是利用电抗原件L 、C 的储能作用，当整流后的单向脉冲电流、电压较大时，将部
分能量存储，反之则释放能量，使得输出电流、电压平滑。

图1-6为桥式整流电容滤波的电
路，滤波电容和负载电阻直接并联，因此，负载两端的电压等于电容器两端的电压。

电容的
充放电过程为电源电压的半个周期重复一次，因此，输出的直流电压波形更为平滑。

输入交流电压
脉动直流电压
直流电压
（三）稳压管工作原理
1——6 图 1——7 1——8
U E IR
U0
其实验原理如图1-8所示，稳压原理：(1)当负载电阻不变而电流电网电压增加时，稳压过程如下：U↑→ U0↑→ UZ↑→ IZ↑↑→IR↑→ UR=RL*IR↑→ U0↓
输入电压U的增加，必然引起输出电压u0的增加，及稳压管两端的电压UZ增加，从而使IZ增加很大，IR增加，UR增加，致使U0减小。

电网电压减小时，过程相反。

（2）当电网电压不变而负载电阻RL减小时，稳压过程如下：
RL↓→ IL↑→ IR↑→ UR↑→ UZ↓→ IZ↓↓→ IR↓→ UR ↓→ U0↑
负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即UR增加，从而使U0=UZ减小，IZ减小很多。

IZ的减小必然引起IR减小，UR减小，致使输出电压增加。

当负载电阻增加时，稳压调节过程正好相反。

五、实验内容（或步骤）、
1、实验方法的比较与选择
对于桥式电路的设计，我们选择方案b。

因为方案a,b均能达到整流目的，但是b的线路图相对于a要简单，因此选择b
2、测量方法的选择
（1）半波整流电路
①用波形发生器作为交流电压（2v）②在实验专用面板上按图5-1连好电路。

③打开波形发生器，观察负载电阻两端电压波形的变化，并记录。

（2）桥式整流电路
①用波形发生器作为交流电压（2v）②在实验专用面板上按图7连好电路。

③打开波形发生器，观察负载电阻两端电压波形的变化，并记录。

（3）电容滤波电路
①用波形发生器作为交流电压（2v）②在实验专用面板上按图8连好电路。

③打开波形发生器，观察负载电阻两端电压波形的变化，并记录。

（4）稳压电路
①在试验板上按图1-8放置电路元件。

②用电烙铁以及导线将电路连接。

③用剪刀休整电路。

并整理实验器材。

3、测量条件的选择
在整流电路以及滤波电路中选择负载发光二级管，方便确定电路连接真确与否，选择波形发生器电压控制在2v，防止发光二级管因电压过高而烧毁。

六、原始数据图记录
①半波整流
七、实验误差分析（注意分类）
②桥式整流
滤波
七、实验误差分析
1、系统误差
（1）二极管有单向导通性，但加反向电压时，并不是完全没有电流通过，实验过程中，承受正向电压时，将其视为短路处理，当受到反向电压时，将其视为开路处理使得实际图形与理论分析有出入。

（2）实验仪器不准确或使用不当造成的误差；
（3）环境条件有规律地变化所引起的误差；
2、偶然误差
（1）实验周围环境或操作条件的微小波动；
（2）测量仪器指示数值的变动性；
八、结束语
通过本次试验，我学会了许多新的器材的使用方法，感受到了电工的艰辛。

此外，还有许多值得我们注意的地方。

比如：在使用二极管时，正负要看清。

在使用稳压管时要求接反向电压等等。

总之，我收获颇多。

九、参考文献
[1] 书籍：孙梅等．电工学（非电类）[M] ．清华大学出版社．2006 9
[2] 书籍：赵丽华等．新编大学物理实验[M] ．浙江大学出版社．2007.3
[3] 网页：/diangong/article/2010-9-3/21505-1.htm
附：二极管的工作原理
二极管的工作原理
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。