图6.2.1-3桥式整流电路和波形图若输入交流电仍为u;(t) = U, sinwt (8)则经桥式整流后的输出电压uo（t）为（一个周期）：U,sinot0≤0t≤元(9)uo(t) =-U,sinot元≤0≤2元其相应直流平均值为：T uo()dt = 2u, ~ 0.637U,(10)uoTI由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均值比半波整流提高了一倍（忽略整流内阻）。为了衡量整流电源这一特性的好坏，常用纹波因数来表示。即：交流电压分量的总有效值(11)Y=直流电压分量越小，输出脉动越小，表示整流电源的性能越好。(2）滤波电路经过整流后电压（电流）仍然是具有“脉动”成份的直流电，为了减少波动，通常要加滤波器，常用的滤波电路有电容、电感滤波等。现介绍最简单的滤波电路。1）电容滤波电路电容滤波器利用电容重电和放电来使脉动的直流电变成平稳的直流电。我们已经知道电容器重放电的原理。图6.2.1-4所示为电容滤波器在带负载电阻后的工作情况，其中C是滤波电容，R，是负载电阻。R1k2
图 6.2.1-3 桥式整流电路和波形图 若输入交流电仍为 ui(t) = Up sinωt (8) 则经桥式整流后的输出电压u0(t)为(一个周期)： − ≤ ≤ ≤ ≤ = ω π ω π ω ω π sin 2 sin 0 ( ) 0 U t t U t t u t p p (9) 其相应直流平均值为： p T u t dt U p U T u 0.637 2 ( ) 1 0 0 = 0 = ≈ ∫ p (10) 由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少,平均值比半波整流提高了 一倍（忽略整流内阻）。为了衡量整流电源这一特性的好坏，常用纹波因数γ来表 示。即： 直流电压分量 交流电压分量的总有效值 γ = （11） γ越小，输出脉动越小，表示整流电源的性能越好。 (2) 滤波电路 经过整流后电压（电流）仍然是具有“脉动”成份的直流电，为了减少波 动，通常要加滤波器，常用的滤波电路有电容、电感滤波等。现介绍最简单的滤 波电路。 1) 电容滤波电路 电容滤波器利用电容重电和放电来使脉动的直流电变成平稳的直流电。我们 已经知道电容器重放电的原理。图 6.2.1-4 所示为电容滤波器在带负载电阻后的 工作情况，其中C是滤波电容，RL是负载电阻
图6.2.1-4全波整流电容滤波器设在to时刻接通电源，整流元件的正向电阻很小，可忽略不计，在t=t时刻U.达到峰值为V2Ui。此后U,以正弦规律下降直到t,时刻，二极管D不再导电，电容开始放电，U.缓慢下降，一直到下个周期。电压U,上升到和U。相等时，即t3以后，二极管D又开始导通，电容充电，直到t4。在这以后，二极管D又截至，U.又按照上述规律下降，如此周而复始，形成了周期性的电容器充电放电过程。在这个过程中，二极管D并不是在整个半周期都是导通的，从图上看到二极管D只是在t3到t4段内导通并向电容器充电。由于电容器的电压不能突变，故在这一小段时间内，它可以被看成一个反电动势（类似蓄电池）。由电容两端的电压不能突变的特点，达到输出波形趋于平滑的目的。经滤波后的输出波形如下图所示。o4(a)忽略内阻时的波形(b）考虑内阻时的波形图6.2.1-5全波整流电容滤波电路的输出波形2）元型RC滤波前述电容滤波的输出波形脉动系统仍较大，尤其是负载电阻R.较小时。除非将电容容量增加时（实际应用时难于实现）。在这种情况下，要想减少脉动可利用多级滤波方法。此时再加一级RC低通滤波电路。如图6.2.1-6所示。这种电路也称元型RC滤波电路。RR1ik1.5 μF1.5μF图6.2.1-6元型RC滤波电路由图可见，元型RC滤波是在电容滤波之后又加了一级RC滤波，使得输出电压更平滑（但输出电压平均值要减少）。上述整流滤波电路实际上就是一个整流电源。其优点是电路简单，主要缺点是输出的直流电压不够稳定，内阻和纹波较大，只能用在要求不高的场合。三、实验内容1.测量二极管的伏安特性曲线，并求解波尔兹曼常数值
图 6.2.1-4 全波整流电容滤波器 设在t0时刻接通电源，整流元件的正向电阻很小，可忽略不计，在t = t1时 刻Uc达到峰值为√2𝑈𝑈𝑖𝑖。此后𝑈𝑈𝑖𝑖以正弦规律下降直到t2时刻，二极管 D 不再导电， 电容开始放电，Uc缓慢下降，一直到下个周期。电压𝑈𝑈𝑖𝑖上升到和Uc相等时，即t3以 后，二极管 D 又开始导通，电容充电，直到t4。在这以后，二极管 D 又截至，Uc又按 照上述规律下降，如此周而复始，形成了周期性的电容器充电放电过程。在这个 过程中，二极管 D 并不是在整个半周期都是导通的，从图上看到二极管 D 只是 在t3到t4段内导通并向电容器充电。由于电容器的电压不能突变，故在这一小段 时间内，它可以被看成一个反电动势（类似蓄电池）。 由电容两端的电压不能突变的特点，达到输出波形趋于平滑的目的。经滤波 后的输出波形如下图所示。 (a)忽略内阻时的波形 (b)考虑内阻时的波形 图 6.2.1-5 全波整流电容滤波电路的输出波形 2) π型RC滤波 前述电容滤波的输出波形脉动系统仍较大，尤其是负载电阻RL较小时。除 非将电容容量增加时(实际应用时难于实现)。在这种情况下，要想减少脉动可利 用多级滤波方法。此时再加一级RC低通滤波电路。如图 6.2.1-6 所示。这种电 路也称π型RC滤波电路。 图 6.2.1-6 π型RC滤波电路 由图可见，π型RC滤波是在电容滤波之后又加了一级RC滤波，使得输出电压 更平滑(但输出电压平均值要减少)。 上述整流滤波电路实际上就是一个整流电源。其优点是电路简单，主要缺点 是输出的直流电压不够稳定，内阻和纹波较大，只能用在要求不高的场合。 三、实验内容 1.测量二极管的伏安特性曲线，并求解波尔兹曼常数值
RR(b)外接法(a)内接法图3.4.1-4测量电路的接法（1）按图3.4.1-4中（b）外接法接线，将小灯泡改用二极管正向接法。从0.6V开始,每隔0.02V测一次，至电流较大(此时二极管上的电压约为0.8V左右)为止，画出二极管正向伏安特性曲线。按图3.4.1-4中（a）内接法接线，将R改为二极管并反向连接。测量电压为0~5.0V。每隔0.5V测一个电流值，求出二极管反向伏安特性。（2）测量玻尔兹曼常数二极管伏安特性曲线可表示为eV(3)I=I.(ekT -1)式中I.可用测量的反向电流代替，V为所加电压，T为热力学温度，e为电子电量（1.6022×10-19），k为玻尔兹曼常数。用公式法求出k。2.测量全波整流滤波电路中交流电压（或电流)选择信号发生器XD的频率为150OHz，测出信号发生器AMPL调节到实验要求的输出电压。1）电路原理图如图6.2.1-7（a），测量整流后，用示波器观察及测量其电压峰峰值Up-p，计算平均值u。，有效值Ue，并与用数字万用表测量的电压有效值进行对比。Ru,1k2图6.2.1-7（a）全波整流原理图2）电路原理图如图6.2.1-6，加滤波电容C，将整流后的信号进行滤波，并测量滤波后的信号幅值Uoc和有效值UFc
图 3.4.1-4 测量电路的接法 （1）按图 3.4.1-4 中（b）外接法接线，将小灯泡改用二极管正向接法。从 0.6V 开始,每隔 0.02V 测一次,至电流较大(此时二极管上的电压约为 0.8V 左右) 为止,画出二极管正向伏安特性曲线。 按图 3.4.1-4 中（a）内接法接线，将 RX 改为二极管并反向连接。测量电压 为 0~5.0V。每隔 0.5V 测一个电流值，求出二极管反向伏安特性。 （2）测量玻尔兹曼常数 二极管伏安特性曲线可表示为 )1( 0 −= kT eV eII (3) 式中I0可用测量的反向电流代替，V 为所加电压，T 为热力学温度，e 为电 子电量(1.6022× 19 10− )，k 为玻尔兹曼常数。用公式法求出 k。 2.测量全波整流滤波电路中交流电压(或电流) 选择信号发生器 XD 的频率为 1500Hz，测出信号发生器 AMPL 调节到实验要 求的输出电压。 1) 电路原理图如图 6.2.1-7（a），测量整流后, 用示波器观察及测量其电 压峰峰值U𝑃𝑃−𝑃𝑃，计算平均值u0 ，有效值U𝐹𝐹，并与用数字万用表测量的电 压有效值进行对比。 图 6.2.1-7（a） 全波整流原理图 2) 电路原理图如图 6.2.1-6，加滤波电容 C，将整流后的信号进行滤波，并 测量滤波后的信号幅值U0C和有效值U𝐹𝐹𝐹𝐹
R,uo1k1.5μF图6.2.1-6π型RC滤波电路3.测量半波整流滤波电路中交流电压（或电流）1）电路原理图如图6.2.1-7（b），测量整流后，用示波器观察及测量其电压峰峰值Up-p，计算平均值uo，有效值Us，并与用数字万用表测量的电压有效值进行对比。VOIksuo图6.2.1-7（b）半波整流原理图2）电路原理图如图6.2.1-10，加滤波电容C，将整流后的信号进行滤波，并测量滤波后的信号幅值Uoc和有效值UFC。oR,Cug1keJ1.5uF0图6.2.1-10半波整流电容滤波器4.利用全波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压（或电流）电路原理图如图6.2.1-6，加滤波电容C，将整流后的信号进行滤波，并测量滤波后的信号幅值Uoc和有效值UFc。5.利用半波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压（或电流）电路原理图如图6.2.1-10，加滤波电容C，将整流后的信号进行滤波，并测量滤波后的信号幅值Uoc和有效值UFc。四、实验仪器二极管整流滤波实验装置包括：直流电源、滑动变阻器、单刀开关、电压表
图 6.2.1-6 π型RC滤波电路 3.测量半波整流滤波电路中交流电压(或电流) 1）电路原理图如图 6.2.1-7（b），测量整流后, 用示波器观察及测量其电 压峰峰值U𝑃𝑃−𝑃𝑃，计算平均值u0 ，有效值U𝐹𝐹，并与用数字万用表测量的电压有效 值进行对比。 图 6.2.1-7（b）半波整流原理图 2）电路原理图如图 6.2.1-10，加滤波电容 C，将整流后的信号进行滤波， 并测量滤波后的信号幅值U0C和有效值U𝐹𝐹𝐹𝐹。 图 6.2.1-10 半波整流电容滤波器 4.利用全波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压(或电流) 电路原理图如图 6.2.1-6，加滤波电容 C，将整流后的信号进行滤波，并测 量滤波后的信号幅值U0C和有效值U𝐹𝐹𝐹𝐹。 5.利用半波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压(或电流) 电路原理图如图 6.2.1-10，加滤波电容 C，将整流后的信号进行滤波，并测 量滤波后的信号幅值U0C和有效值U𝐹𝐹𝐹𝐹。 四、实验仪器 二极管整流滤波实验装置包括：直流电源、滑动变阻器、单刀开关、电压表
电流表、微安表、待测二极管、示波器、信号发生器、数字万用表以及表笔、1KQ标准电阻、1.5uF电容、整流箱、整流二极管、全波整流实验箱、半波整流实验箱。#自验回畅进00:00:05以#拍江ES内二段雪达区+安特性关系，并学精光连主格1#会家更家相工单实验主场景图电压源：电源开关：鼠标点击，打开或关闭电源。电源指示灯：打开电源时，指示灯变亮；关闭时，指示灯变暗。调节电压值旋钮：左击或右击、按下鼠标左键或右键可以改变电源电压大小。电源开关：
电流表、微安表、待测二极管、示波器、信号发生器、数字万用表以及表笔、1K Ω标准电阻、1.5µF 电容、整流箱、整流二极管、全波整流实验箱、半波整流实 验箱。 实验主场景图 电压源： 电源开关：鼠标点击，打开或关闭电源。 电源指示灯：打开电源时，指示灯变亮；关闭时，指示灯变暗。 调节电压值旋钮：左击或右击、按下鼠标左键或右键可以改变电源电压大小。 电源开关：