itslabtime.com

電子元件 · 半導體器件

整流與濾波電路

整流將交流電轉換為單向電流,而平滑則減少輸出的波動。然而,單獨進行整流並不能產生完全恆定的直流電流。

相關實驗:整流與濾波電路 →
整流與濾波電路
整流與濾波電路實驗場景 →

意義與機制

半波整流器使用單次週期,而全波整流器則用兩個週期,輸出方向相同。輸出中仍然存在隨時間變化的均值。

當電壓較高時,平滑電容會充電,並在峰值之間為負載提供能量。在放電過程中,輸出下降的速率與紋波相關。

關係與條件

當負載相同時,異常RC放電速率呈指數衰減。當電容更大時,在峰值之間,電壓下降趨勢較小。

實際二極體的電壓降,以及充電電流和電阻器的功率,均未包含在簡化的模型中。 即使使用較大的電容,也不能保證在所有條件下獲得完全一致的輸出。

觀察實驗中需要注意的事物

全波整流利用兩個半週期,同時電容保持電壓在峰值之間。

二極體電壓降,瞬時電流和源電阻被忽略。 使用精確的分割方法進行RC放電。 在螢幕上進行實驗;不要使用實際電源、插座或高壓裝置進行重複。

關鍵關係與符號

Vout = |Vin| (全波) · C · dV/dt = −V/R (關閉狀態)

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
C平滑電容F
R負載電阻Ω
紋波輸出電壓的殘餘變化V 或比例

透過範例確認

什麼是無平滑 50 Hz 輸入訊號的,全波整流的輸出週期?

10 ms

常見誤解

  • 經過整流的無線電波和電壓調節,以保持恆定電壓,並非相同的函式。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 物理學:大學教材,第二卷 (英文版)