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整流滤波与并联稳压电路实验--模拟电路实验箱

一、实验目的
1、熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。
2、观察了解电容滤波作用。
3、了解并联稳压电路。
二、实验原理
直流电路是利用二极管的单向导电性，将平均值为零的交流电变换为平均值不为零的脉动直流电路。
1、半波直流图15-2所示电路为带有纯阻负载的单相半波整流电路，当变压器负边电压为正时，二极管正向导通，电流经过二极管流向负载，在上得到一个极性为上正下负的电压，而当为负的半个周期内，二极管反偏，电流基本上等于零。所以在负载电阻两端得到的电压极性是单方向的。
半波整流以后，输入、输出方向的关系为：V_O=0.45V₂
2、桥式整流图15-3所示电路为桥式整流电路。整流过程中，四个二极管两两轮流导通，因此正、负半周内都有电流流过R_L，从而使输出电压的直流成份提高，脉动系数降低。在V₂的正半周内，D₂D₃导通，D₁D₄截止，负半周时，D₁D₄导电，D₂D₃截止，但是无论在正半周或负半周，流过的R_L的电流方向是一致的。
综上所述，桥式整流电路输入、输出关系为：V_O=0.9V₂
3、电容滤波
在整流电路的输出端并联一个容量很大的电容器，就是电容滤波电路。加入滤波电容后，整流器的负载具有电容性质，电路的工作状态完全不同于纯电阻的情况。
图15-4中，我们知道接通电源后，当V₂为正半周时，D₂D₃导通，V₂通过D₂D₃向电容器C充电，V2为负半周时，D1D4导通V2经D1D4向电容C充电，充电过程中，电容两端电压V_C逐渐上升，使得

，接入R_L后，电容C通过RL放电，故电容两端的电压VC缓慢下降，因此，电源V2按正弦规律上升，当V₂>V_C时，二极管D2D3受正向电压而导通，此时，V2经D2D3一方面向R_L提供电流，另一方面向电容C充电，当VC随V2升高到

。然后由于V₂按正弦规律下降，当V2＜VC时，二极管又受反向电压而截止，电容C再次经RC放电，电容C如此周而复始地充放电，负载上便得一滤波后的锯齿波电压VC，使负载电压的波动减少了。如图15-1。

15-1电容滤波波形图
4、并联稳定电路
图15-5为并联稳压电路，稳压管作为一个二极管处于反向接法，R_L作为限流电阻，用来调节当输入电压波动时，使输出电压基本不变。
电路的稳压原理如下：
A、假设稳压电路的输入电压Vi保持不变，当负载电阻R_L减少，I_L增大时，由于电流在电阻R上的压降升高，输出电压V_L将下降，而稳压管并联在输出端，由其伏安特性可见，当稳压管两端电压略有下降，流经它上面的电流将急剧减少，亦即由I_Z的减少来补偿I_L的增加，最终使I_R保持基本不变，使输出电压随之上升，但此时稳压管的电流I_Z急剧增加，则电阻R上的压降增大，以此来抵消Vi的升高，从而使输出电压保持不变，上述过程简明表示为：
R_L↑→I_L↑→I_R↑→V_O↓→I_Z↓→I_R↓→V_O↑
B、假设负载电阻保持不变，由于电网电压升高而使Vi升高时，输出电压V_O也将随之上升，但此时稳压管的电流I_Z急剧增加，则电阻R上的压降增大，以此来抵消Vi的升高，从而使输出电压保持不变，上述过程要简明表示为：
V_i↑→V_O↑→I_Z↑→I_R↑→V_R↑→V_O↓
三、实验仪器及材料
1、示波器
2、数字万用表
3、整流滤波电路模块
四、实验内容
1、半波整流、桥式整流电路实验电路分别如图l5-2，图l5-3所示。
分别接二种电路，用示波器观察V₂及V_L的波形。并测量V₂、V_D、V_L 。

图15-2 半波整流电路

图l5-3 桥式整流电路
2、电容滤波电路
实验电路如图15-4
(1) 分别用不同电容接入电路，R_L先不接，用示波器观察波形。用电压表测V_L并记录。
(2) 接上R_L，先用R_L=1KΩ重复上述实验并记录。
(3) 将R_L改为l50Ω，重复上述实验。

图15-4电容滤波电路
3、并联稳压电路
实验电路如图15-5所示。
(1) 电源输入电压不变，负载变化时电路的稳压性能。
改变负载电阻R_L使负载电流I_L=lmA、5mA、10mA分别测量V_L、V_R、I_L、I_R，计算电源输出电阻。

图15.5并联稳压电路
(2) 负载不变，电源电压变化时电路的稳压性能。
用可调直流电源的电压变化模拟220V电源电压的变化，电路接入前将可将电源调到l0V，然后调到8V、9V、1lV、l2V，按表15-1内容测量并填表，并计算稳压系数。
表15-1

V_i	V_L（V）	I_R（mA）	I_L(A)
10V
8V
9V
11V
12V

五、实验报告
1、整理实验数据并按实验内容计算。
2、图15-5所示电路能输出电流最大为多少?为获得更大电流应如何选用电路元器件及参数?

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