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1、实验原理：正弦交流电的表达式如下，其曲线如图1所示。1)Ax tMlOX r2)平均值实验题目：交流电及整流滤波电路实验目的：掌握交流电路的基本特性及交流电各参数的测量方法。了解整流滤波电路的基本工作原理i(t)二 I sint + p )P1u (t)二 U sint + p )P2由此可见，正弦交流电的特性表现在正弦交流电的大小、 变化快慢及初始值方面。而它们分别由幅值(或有效值) 频率(或周期)和初相位来确定。1) 幅值、频率值和有效值1) 幅值峰值或最大值，记为Up或.，峰点电位之差称为“峰-峰值”记为UP-P和p。显然U = 2U , I= 21 oP - PP P - PP令i(t
2、)、u(t)分别表示时间变化的交流电流和交流电压，则它们的平均值分别为i =JTi (t )dtT o-1 fTu = J u(t)dto这里 T 是周期，平均值实际上就是交流信号中直流分量的大小，所以图6.2.1-1所示的正弦交 流电的平均值为 0。3) 有效值交流电路中的电流或电压往往是用有效值而不是用幅值来表示。有效值采用如下定义：3)I = JTi 2(t )dt 2 = p= T ov2U =丄 JTU 2(t)dt2 = PT o22) 周期与频率正弦交流电通常用周期(T)或频率(f)来表示交变的快慢，也常常用角频率(e)来表示,4)这三者之间的关系是：(3) 初相位交流电t=0时
3、的相位()称为交流电的初相位。它反映了正弦交流电的初始值。1整流和滤波整流电路的作用是把交流电转换成直流电，严格地讲是单方向大脉动直流电，而滤波电路的作用是把大脉动直流电处理成平滑的脉动小的直 流电。( 1) 整流原理 利用二极管的单向导电性可实现整流。1)半波整流则经整流后输出电压u0(t)为(一个周期内)u (t)二 U sin o t0Pu (t)二 000 ot 兀兀 ot 2兀6)1 1其相应的平均值(即直流平均值，又称直流分量)u0二r J；u0(t)dt二兀U沁 0.318U7)2)全波桥式整流为了提高整流效率，使交流电的正负半周信号都被利用则应采用全波整流。P图3桥武整板电曲和
4、浪幣图输入交流电仍为：叮)二Usin o tu (t)二 U sin ot则经桥式整流后的输出电压u0(t)为(一个周期) 二.0u (t) = -U sin ot0P1 f2其相应直流平均值为：u0 = jTu/t)dt = J 沁0.637Up0 ot 兀兀 ot 2兀(9)10)由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均电压比半波整流提高了一倍。2) 滤波电路经过整流后的电压(电流)仍然是有“脉动”的直流电，为了减少被波动，通常要加滤波 器，常用的滤波电路有电容、电感滤波等。若输入交流电为炸)二U sinOt1） 电容滤波电路 电容滤波器是利用电容充电和放电来使脉动的直流电变成平稳
5、的直流电。我们已经知道电容 器的充、放电原理。2）n型RC滤波实验步骤：1测量交流电压（或电流）选择信号发生器（XD-8）的频率为500Hz,测出信号发生器15V挡从1V15V的输出电压。（1）用数字多用表测量电压的有效值，计算峰-峰值。（2）用示波器观察及测量其电压峰 -峰值,计算有效值,画出波形图。2整流波形的测量,实验电路如图4 所示（1）用数字多用表测量半波整流和全波整流的输入电压q、输出电压U0,计算平均值U。00（2）用示波器观察半波整流和全波整流的输入信号u.和输出信号u0,画出斗、u0的图形。（3）用示波器测量半波整流和全波整流的输入信号u.和输出信号u0，计算平均值U、有i
6、0 0效值u0。3. 滤波电路（1）不加滤波电容C （略）（2）加滤波电容C,加电容；测量数据。（3）用示波器观察两个滤波电路的输入、输出波形,画出波形图。实验器材：CA1640-02型函数信号发生器、SS7806型60M示波器、FLUKE数字万用表三种电子仪器和 一块测量用电路板。实验桌号：9 号实验数据与数据处理：1测量交流电压（或电流）选择信号发生器（XD-8）的频率为500Hz，测出信号发生器15V挡从1V15V的输出电压。（1）用数字多用表测量电压的有效值,计算峰-峰值。2）用示波器观察及测量其电压峰-峰值，计算有效值，画出波形图laU有效值（万用表V档）0.6891.42.132.
7、823.534.24.89lbU （计算值）p-p1.953.966.027.989.9811.8813.83|(lb) - (2a) /(2a)相对误差0.0250.010.0030.00250.0020.010.012表 1 用数字多用表测量电压的有效值2a)U （示波器）p-p2468101214(2b)U有效值（计算）有效值0.7071.412.122.833.544.244.95(2b)-啊伽相对误差0.0260.0070.0050.0040.0030.010.012表 2 用示波器观察及测量其电压峰-峰值作X-Y图线，X为Up-p（示波器），Y为U有万用表AC档，Y=kX。 斜率的
8、相对误差=k -1/2“ /（1/2厲）拟合直线方程为：y二03490x + 0.4215斜率的相对误差二 |k -1/2迈 /（1/2J2）二 0.3490 - 1/27习/（1/2迈）沁 1.29%图6 交流电图形2整流波形的测量(1)用数字万用表测量半、全波整流的输入和输出电压，对比理论计算值(平均值Q0) 输入信号：交流电 500Hz， Up-p=10vp-p输入信号Uj输出信号U0理论计算值设定:半数字万用表AC V档1.70f=500Hz半数字万用表DC V档1.46直流 =1.081VU =10vP-PU =3.53V 有效全数字万用表AC V档1.40全数字万用表DC V档2.
9、70直流 =1.784V表 3 用数字万用表测量半、全波整流的输入和输出电压半波整流直流成分u =1 Tu (t)dt =1U 沁 0.318U = 0.318 x 2 x 1.7V = 1.081V 0 T 00兀 pp全波整流直流成分注：Up是直接从示波器上读出的.不是用万用表换算的！U = 1 Tu (t)dt = - U 沁 0.637U = 0.637 x 2 x 1.4V = 1.784V 0 T 00兀 pp分别画整流前、后的输入、输出波形 同上！输入信号q设定:示波器测量交流成分（电压峰幅度）输出信号叫理论计算值有效值U =2.30Vo半4.60f=500Hz示波器测量直流成分
10、（DC/AC）半1.40直流 =1.46V0U =10vp pP-PU =3.53V 有效示波器测量交流成分（电压峰幅度）全4.40有效值U=3.11VO示波器测量直流成分（DC/AC）全2.80直流 u0=2.8QV表 4 用示波器测量半、全波整流的输入和输出电压输入信号：交流电500血，气伽（2） 用示波器测量半、全波整流的输入和输出电压对比理论计算的平均值Q0和有效值Uo （总）字=竽=2.30V=0.318 x 4.6V = 1.46V1 T 1对半波整流有效值Uo =T U2（t）dt2 =半波整流直流成分u = 1 j Tu (t)dt = 1U 沁 0.318U o T 0 o兀
11、 pp1 J1 U4.4VU = 一 T u 2(t)dt2 = p = 3.11V对全波整流有效值 0 t o22全波整流直流成分1 T 2U = j Tu (t)dt = U q 0.637U = 0.637 x 4.4V = 2.80V 0 T 00兀 pp3滤波电路测量（全波整流条件下） （1） 不加电容（略） （2） 加电容；测量数据如下表：输入信号u i设定:f=500HzP-P=10v输出信号U (万用表)o加 Uo(ACV ) =0.046V电容 U (DCV ) =4.21Vo输出信号 Uo（ 示波器）o示波器测交流成分：200m V示波器测直流成分 :4.2V有效=3.53V表 5 滤波电路测量，加电容4总结：在输入端正弦交流信号相同、不变的情况下，从半波整流、到全波整流、再到滤波电路输出端的直流、交流成分的变化规律是什么？ 答：直流成分逐渐增大，交流成分逐渐减小。思考题1 峰-峰值为 1V 的正弦波，它的有效值是多少？答：它的有效值为i/2、2v。2 整流、滤波的主要目的是什么？答：整流电路的作用是把交流电转换成直流电，严格地讲是单方向大脉动直流电，而滤波电路的作用是把大脉动直流电处理成平滑的脉动小的直流电。3.要将220V50Hz的电网电压变成脉动较小的6V直流电压，需要什么元件？答：需要二极管、电容、变压器。
