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电子元件 · 半导体器件

整流与滤波电路

整流将交流电转换为单向电流,而平滑则减少输出的波动。然而,单独进行整流并不能产生完全恒定的直流电流。

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意义与机制

半波整流器使用单次周期,而全波整流器则用两个周期,输出方向相同。输出中仍然存在随时间变化的均值。

当电压较高时,平滑电容会充电,并在峰值之间为负载提供能量。在放电过程中,输出下降的速率与纹波相关。

关系与条件

当负载相同时,异常RC放电速率呈指数衰减。当电容更大时,在峰值之间,电压下降趋势较小。

实际二极体的电压降,以及充电电流和电阻器的功率,均未包含在简化的模型中。 即使使用较大的电容,也不能保证在所有条件下获得完全一致的输出。

观察实验中需要注意的事物

全波整流利用两个半周期,同时电容保持电压在峰值之间。

二极管电压降,瞬时电流和源电阻被忽略。 使用精确的分割方法进行RC放电。 在屏幕上进行实验;不要使用实际电源、插座或高压设备进行重复。

关键关系与符号

Vout = |Vin| (全波) · C · dV/dt = −V/R (关闭状态)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
C平滑电容F
R负载电阻Ω
纹波输出电压的残余变化V 或比例

工作实例

什么是无平滑 50 Hz 输入信号的,全波整流的输出周期?

10 ms

常见误解

  • 经过整流的无线电波和电压调节,以保持恒定电压,并非相同的函数。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)