第一阶段设计性实验报告

组装整流器

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

二． 设计要求：

一般家庭电路为220V的交流电，由于其频率过高、磁场作用等因素，导致

电流不断变化，人的眼睛一般无法感觉到小灯泡的闪动。本次实验的目的是使

交流电流过小灯泡的方向一致，提高电源利用率。

三． 实验仪器：

面包板：横通，竖不通

小灯泡：长正短负

电源：红正黑负

双踪示波器、信号发生器、二极管、电容

四． 实验内容设计：

1. 二极管的单向导电性

当电流如图2流动时，二极管电流导通。

当电流如图3流动时，二极管电流不导通，断路。

二极管有类似于开关的作用，二极管可以限制电流流动方向。 输出VO 图1 简易直流稳压电源示意图

4

2. a.如图4，在面包板上连接电路，将示波器表头连接到小灯泡两端得到波形（1）。

由于电源为交流电，所以流过小灯泡的电流方向随周期T改变。

b. 如图5，连接电路，将示波器表头连接到小灯泡两端，得到流过小灯泡的

电压波形（2）。由于电路中加了一个二极管，使电流无法从b流向a（单向导电性）,所以小灯泡电流只能由a流向b。

c．如图7（图6的简易图），在面包板上按图7连接电路，将示波器表头连接

到小灯泡两端，得到流过小灯泡的电压波形（3）。原理同b，小灯泡电流只能由a流向b。（电流左端为正时，电流方向

a b c ，

1 4。）

d.为使电压趋于平缓，与小灯泡并联一个电容，将示波器表头连接到小灯泡两端，得到流过小灯泡的电压波形(4)。电容将暂时储存或释放电量，可以保持输出电压变化稳定。

可行性：实验室条件有限，电压不稳，可能会影响示波器观察电压波形。 电压较低，操作安全。

五． 原始数据记录表格设计

六． 实验注意事项：

1. 正负极不要接错。

2. 电压2V，不要过大，防止灯泡烧掉。

3. 用面包板时仔细思考，哪里连通，哪里断开。段开处用导线连接。

4. 电容，二极管，导线等插入面包板时要插牢。

七、第二次实验设计图

第二阶段设计性实验报告

组装整流器

班级：理学院统计与信息类112班

学号：201111040212

姓名：郑孝春

联系方式：188xxxxxxxx（584470）

实验时间：20xx年6月4日

摘要：利用第一轮学到的知识及稳压管设计电路，保持输出的电压稳定。根据电路，

在试验板上用电烙铁和焊锡将各种电子元件焊接起来。

关键词：稳压二极管，稳压电路

一、 引言

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，本设计实验通过已学过的知识，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。组装、调试设计电路，拟定实验步骤，测试设计指标。引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化，参见图1 。负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，从而使输入电压发生变化。

图1稳压电源方框图

二、 实验任务

利用第一轮学到的知识及稳压管设计电路，保持输出的电压稳定。根据电路在试验板上用电烙铁和焊锡将各种电子元件焊接起来。

三、实验仪器

定值电阻、整流二极管、电解电容、稳压二极管、导线、电烙铁、焊锡、试

验板，降压电源等电子元器件若干。

四、 实验原理

? 1、从稳压管的特性可知，在电路中若能使稳压管始终工作在稳压区内，即：使稳

压管的电流IZ满足条件：

IZmin≤ IZ≤ IZmax,则输出电压UO基本上保持不变，约为UZ。

所以稳压二极管的稳压作用是利用稳压管中电流的调节实现稳压目的。电路中R

必不可少，其作用是限流和电压、电流补偿。

2、 硅稳压二极管稳压电路的电路图如图2所示。

图2 硅稳压二极管稳压电路

它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的，由于反向特性陡直，较大的

电流变化，只会引起较小的电压变化。

3、当输入电压变化时

VO=VZ=VI?VR?VI?IRR根据电路图可知 IR=IL+IZ输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使VR

增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：

VI ↑ → VO ↑ → VZ ↑ → IZ ↑ → IR ↑ → VR ↑ →VO ↓

这里VO减小应理解为，由于输入电压VI的增加，在稳压二极管的调节

下，使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。

4、当负载电流变化时

负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，从而使VZ=VO减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR减小，VR减小，从而使输出电压VO增加。这一稳压过程可概括如下：

IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓（VO↓）→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑

4、为了消除由于电压电网的波动及负载的变化所引起的输出直流电压的不稳定，必须在整流滤波后接稳压电路。如下图所示利用硅稳压管和“限流电阻”R组成的简易并联型稳压电路。在电路中稳压管一定要处于反向工作状态，否则就会因稳压管正向导通而造成短路，输出电压Uo将趋于零。

图4硅稳压管稳压电路 五、实验内容

1、 设计实验电路；

2、 将各个电子元件按照实验电路插入试验板，注意有铜的一面是背面，并将电

源接在试验板背面。

3、 用电烙铁和焊锡将应连接的地方连接起来。

六、数据处理和分析

二极管耐压值和过流最大值

在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的1/2，即

ID?I0/2?0.45V2/RL

每个二极管截止时所承受的最高反向电压就是电源电压的最大值，即

VD?2V2

故选择整流二极管时应取二极管的额定电流?2ID，最高反向?2VD。

七、实验误差分析

随机误差：1）设计电路存在缺陷

2）焊接电路时您没有焊接好

3)观察者本身在判断上有误差

4）测量时电压过高或过低，无明显的实验现象出现

系统误差：1）实验条件达不到要求

2）实验仪器本身存在的缺陷，影响大了观察

3）环境的影响

八、结束语

通过本次试验我不仅懂得了如何利用稳压管来保持输出的电压的稳定，还锻炼了自身的自主学习和实践的能力，主动设计实验。

九、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。

 

第二篇：组装整流器实验报告

组装整流器

班级：  学号：  姓名：  联系方式：

                                                            实验时间：2012.6.7

摘要： 利用晶体二极管等仪器进行半波整流、桥式整流、滤波等使波形发生一系列变化。再和稳压二极管一起按电路设计图进行连接与焊接，形成简易的整流器。

关键词： 晶体二极管、稳压二极管、电阻、桥式整流、半波整流、滤波

一、引言

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电信号。如今天制作的直流稳压电源。直流稳压电源的供电电压一般为交流电压，但其直接输出电压都能保持稳定，用处广泛。

二、     实验任务

             1、熟悉和学会使用示波器、信号发生器、电烙铁等仪器。

             2、掌握半波整流、桥式整流、滤波等电路的原理和作用，完成整流电路、滤波电路的设计。

             3、学会使用电烙铁进行焊接。

三、     实验仪器

1、示波器一台

2、信号发生器一台

3、晶体二极管若干

4、电容一个

5、电阻若干

6、电烙铁一个

7、稳压二极管一个

8、电路板一个

9、导线若干

四、    实验原理

桥式整流原理电路图

                      图1

                       图2 

（滤波：在R上并联一个电阻）

半波整流原理电路图

        图3

稳压原理电路图

                       图4       

连接好后的电路正面

                图5

五、    实验内容

1、 按图3接好电路，连接示波器和信号发生器，打开示波器和信号发生器，得到半波整流的波形图，并做记录。

2、 按图1接好电路，连接示波器和信号发生器，得到桥式整流后的波形图，并做记录。

3、 按图1接好电路，并在R上并联一个电容，连接示波器和信号发生器，得到滤波的波形图，并做记录。

4、 按图4在电路板上接好电路，用电烙铁进行焊接。

六、数据处理和分析

            

          （b）

                （c）

              （d）

                 （e）

图（a）是最原始的交流波形图。

图（b）是经半波整流后得到的波形图。因为电源是交流电，电路如图3，晶体二极管只能通过一个方向的电流，当方向改变时，则无法通过，所以图（b）只有一半的波形图。

图（c）是桥式整流后的波形图，电路如图1，电源的交流电流的流向如图1、图2的虚线，可知交流电的方向改变后，由于晶体二极管的原因，依然可以选择其他路线通过，但电流方向将一直改变，所以图（c）的波形图是一个方向的。

图（d）是滤波后的波形图，电路是在图1上的电阻上并联一个电容，使其在U=0时，电容放电，是电路电流不为0，保持在一定的电压附近，使总的电压相对稳定。

图（e）是稳压直流电源电路图，当交流电源电压增加而使整流输出电压Ui随着增加时，负载电压Uo也要增加。Uo即为稳压二极管两端的反向电压。当负载电压Uo稍有增加时，稳压二极管的电流Iz就显著增加，因此电阻R上的压降增加，以抵偿Ui的增加，从而使负载电压Uo保持近似不变。反之，稳压过程相反。

选择稳压二极管时，一般取

                          Uz=Uo

                          Izm=（1.5～5）Iom

                          Ui=（2～3）Uo

选择时要求导通电压低时选锗管；反向电流小时选硅管；导通电流大时选面结合型；工作频率高时选点接触型；反向击穿电压高时选硅管；耐高温时选硅管。

稳压二极管的主要参数 

1.Vz— 稳定电压。 

指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如，2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。 

2.Iz— 稳定电流。 

指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时，稳压管虽并非不能稳压，但稳压效果会变差;高于此值时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。 

3.Rz— 动态电阻。 

指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。例如，2CW7C稳压管的工作电流为5mA时，Rz为18Ω;工作电流为1OmA时，Rz为8Ω;为20mA时，Rz为2Ω ; > 20mA则基本维持此数值。 

4.Pz— 额定功耗。 

由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V，Izm为20mA，则该管的Pz为60mWo 

5.Ctv— 电压温度系数。 

是说明稳定电压值受温度影响的参数。例如2CW58稳压管的Ctv是+0.07%/°C，即温度每升高1°C，其稳压值将升高0.07%。 

6.IR— 反向漏电流。 

指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时，IR=O.1uA;在VR=6V时，IR=10uA。

电容的选择根据负载电流大小而定，但其耐压应大于输出电压的最大值，通常都采用极性电容器。

七、实验误差分析

            系统误差：1、电容、晶体二极管的选择造成图像变化不明显。

                偶然误差：1、仪器间未连接好，导致接触不良。

                          2、焊接时手抖动厉害，焊接错误

八、结束语

          这是第一次自己动手组装一个电子仪器，虽然有不少的失误，如仪器的失灵，使我们不得不借助他人的仪器。但从中肯定了自己的动手能力。对于电工学也产生了相对的兴趣。同时加强了自己与他人的合作关系，增强了合作观念。

九、参考文献

[1]书籍：秦增煌. 电工学第六版. 高等教育出版社. 2003.

     [2] 书籍：赵丽华等．新编大学物理实验．浙江大学出版社．2007.