设计性实验---组装整流器设计性实验讲义

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设计性实验 组装整流器

整流器是电子仪器的重要组成单元，其功能是将交流电信号整流后变成直流信号。整流可以分为半波整流与全波整流，尽管交流电信号经整流变成直流信号，但在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，还必须包含滤波电路。整流元件主要有两种：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。本设计实验希望同学们通过已学过的知识，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。

一、设计任务

设计并制作一个小型晶体管收音机用的简易直流稳压电源，包括交流降压、整流、滤波、稳压等单元电路，如图1所示。

整 流 器

～220V

50 HZ 输出VO 图1 简易直流稳压电源示意图

设计要求及技术指标如下：

a) 电力网电压 220V 10%，f 50Hz

b)

c)

d)

e) 电源变压次极输出电压 视输出直流电压而定 5V、12V、24V等 输出直流电压 V0 3V、输出电流 Iomax 1000mA

输出电阻 R0 2.0 （工作温度20℃-40℃）

二、实验仪器

1、双踪示波器、自耦调压器各一台。

2、交直流安培表、毫安表、伏特表、毫伏表及万用表各一台。

3、定值电阻、整流二极管、电解电容、三端稳压器、导线、电烙铁、焊锡、试验板等

电子元器件若干。

三、设计内容

第一阶段

1) 学会使用示波器、信号发生器、万用表。判断有关元器件（电阻、电容等）特性，并对其型号、标称值、额定值等做详细记录。

2) 了解整流电路和滤波电路的原理和作用。

3) 用示波器观察（半波、全波、桥式整流器）负载RL的波形，并作定性记录，进一步理解各元件作用。

4) 用示波器观察电容滤波特性，分别改变电容和负载大小观察输出电压数值和波形变

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化，并作详细记录。

第二阶段

(一)、五天期间整理第一阶段内容，根据设计指标要求预写设计报告。内容如下：

1. 报告摘要（100字左右）。

2. 简述整流滤波电路工作原理（整流电路和滤波电路的分析、原理图及波形）。

3. 整流滤波电路的设计原则（简单叙述判断整流器性能优劣指标）。

4. 设计指标要求（标明设计的电力网电压、输出电流、输出电阻、输出电压等）。

5. 整流滤波电路的设计步骤和方法（①、选择电路方案，画出选定的电路图；②

计算元器件参数－确定变压器次级电压值；确定整流二极管耐压值和过流最大

值；选择滤波电容容量及反向电压；确定三端稳压器型号）。

6. 画出设计电路图（注明元器件型号指标），自拟表格，确定测试条件（负载大小）。

(二)、在实验室完成设计方案，调试整流器各性能指标

1. 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。

2. 写出设计、安装、调试、测试指标全过程的设计报告。

3. 详细记录所用仪器设备型号名称和元器件。

4. 列出参考文献。

四、预习要求

1、查阅有关资料，了解整流滤波电路原理及常用设计方法；

2、根据本实验要求，熟悉相关电子元器件特性及参数，初步设计电路图和实验方案；

3、能估算电路元器件的参数，分析电路可行性。

五、实验提示

在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。整流电路是小功率直流稳压电路电源的组成部分。其主要功能是利用二极管的单向导电性，将正弦交流电转变成单方向的脉动直流电。常用的整流电路有：

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Vo只有半个周期可以到达负载，造成负载电压VL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

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2、全波整流整流电路 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VO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V2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

六、参考文献

1、《新编大学物理实验》 赵丽华、倪涌舟等编著，浙江大学出版社，2007。

2、《电工学》（第六版） 秦曾煌主编，高等教育出版社，2003。

3、《电工学》（非电类） 孙梅主编， 清华大学出版社，2006。

4、《电子线路设计、实验、测试》 谢自美主编，华中科技大学出版社，2006。