交流变直流和直流变交流
一,实验目的:
1学生领会把交流变成稳定直流和稳定直流变交流的原理和方法。
2在探究交流变成稳定直流过程中,提高学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力.
二,实验仪器
三个电感线圈,七个二极管,四个电容,稳压二极管,示波器,交流电压源,电阻。
三,实验原理。
1,二极管进行半波整流。如图。
实验观察交流和半波整流的波形
半波整流交流波形半波整流后直流波形实验观察小结,交流转换成直流叫整流,用一个二极管可以实现整流。
这种方法只利用了交流电的一半波形,且转换成的直流电大小在变化,不利于许多要直流稳定电压的电器工作,我们仍然要面对利用率低和稳定性差的问题。
2,全波整流
桥式整流全波整流后的波形
3,滤波
全波整流后的直流电叫脉动直流,是因为直流里含有交流的成分。
减小脉动直流中交流成分,使之变成较稳定的电流叫滤波。
从电容和电感对交流电的作用上思考。并联电容和串联电感能
起到滤波的作用。
观察桥式整流加滤波电容后的波形。
观察电容器电容大小对波形的影响
活动小结,电容和电感都可以滤波。电容并联在电源2极,
电感串联在电路里,电容器电容越大,电感的自感系数越大,滤波效果越好。有的电路为了取得较好的滤波效果采用π型滤波电路。如右图。
4,稳压
观察输出电压随负载和输入电压的变化而变化。
稳压的
办法
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有二
1采用稳压管
三:小结
解决问题:把220V交流变成低压直流的四个组成部分:降压—整流—滤波—稳压。
1整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电,二极管在电路中起开关的作用。
2滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分,增加直流成分,电容和电感起滤波的作用。
3稳压电路对整流后的直流电压采用技术进一步稳定直流电压。三端稳压器是常用的稳压器件。
4该转换电路整体转换效率比较高。几乎所有的用电器都有需要稳定直流电源才能正常工作的电路,因此交流变直流有广泛的实用价值。
直流变交流
采用的是LC 振荡 图中L=10mH ,C= 1mF LC 的振荡频率f : Hz LC 5021f ≈=
π
运用了电容跟电感的储能特性,让电磁2种能量交替转化,理论上是不会一直振荡下去,但是实际上所有电子元件都会有损耗 能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗,要么泄漏出外部 能量会不断减小 所以实际上的LC 振荡电路都需要一个放大元件 要么是三极管,要么是集成运放,利用这个放大元件,通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大,从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
使用555实现直流变交流的电路图:
图中的参数:
R1=901.9Ω R2=10.15k R4=62k C=0.01uF Cf=0.01uF C4=10uF C3=470nF C6=100nF C7=100nF R3=R6=R7=10k C5=100uf ;
555电路的振荡频率f :
KHz C R R R f 1))42(21(7.01=++≈
占空比:%50)42(21421=++++=R R R R R R q 调节R1,R2,R4和C 可以实现振荡频率和占空比的调节。
555电路参数的选择很重要,如果选择不当则不会出现振荡波形,低通滤波器电容与电阻的参数选择也很重要,低通滤波器的效果不是很好,有时候没有效果。
低通滤波器有RC ,放大器与RC 构成低通滤波器,有源低通滤波器 本题采用RC 低通滤波器;
RC 的低通滤波器的幅频特性曲线:
RC 振荡的频率:为调节频率方便,通常取R 1= R 2= R ,C 1= C 2= C ,改变R 、C 可改变振荡频率 ,A = 0,仅在 f 0处 F = 0 满足相位平衡条件,所以振荡频率:
;
稳定振荡条件:AuF = 1 ,| F |= 1/ 3,则
u
A
起振的条件:AuF>1 ,| F |>1/ 3 则 在起振时,要使RF >2R1;即 AuF >1。随着振荡幅度的不断加强,输出增大,直到RF=2 R1时,稳定于 AuF =1, 振荡稳定。
考虑到起振条件 AuF > 1, 一般应选取 RF 略大2R1。如果这个比值取得过大,会引起振荡波形严重失真。
此时的频率5K ,,幅值是最大的,并且相角为0; 311u >+=R R A F
频率为1K时。
RC的振荡幅度与集成运放的电源的供电有关,供电越大则波形的幅度也越大。
电路图;
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