滤波电路仿真实验[沐风教育].doc

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1、各类材料0 大物仿真实验大物仿真实验 整流滤波电路实验整流滤波电路实验 一、实验简介一、实验简介 现代工农业生产和日常生活中，广泛使用交流电。主要原因在 于：与直流电相比，交流电在产生、输送和使用方面具有明显的优 点和重大的经济意义。例如在远距离输电时，采用较高的电压可以 各类材料1 减少线路上的损失。对于用户来说，采用较低的电压既安全又可降 低电气设备的绝缘要求。这种电压的升高和降低，在交流供电系统 中可以很方便而又经济地由变压器来实现。此外，异步电动机比起 直流电动机来，具有构造简单、价格便宜，运行可靠等优点。在一 些非用直流电不可的场合，如工业上的电解和电镀等，也可利用整 流设备，将交流

2、电转化为直流电。 交流电的电压(或电流)随时间作周期性变化。实际上，所谓交 流电包括各种各样的波形，如正弦波、方波、锯齿波等。本实验中， 我们主要讨论正弦交流电。其原因在于，正弦交流电在工业中得到 广泛应用，因为它在生产、输送和应用上比起直流电来有不少优点； 此外，正弦交流电变化平滑且不易产生高次谐波，这有利于保护电 气设备的绝缘性能和减少电气设备运行中的能量损耗。各种非正弦 交流电都由各种频率的正弦交流电叠加而成，因此可用正弦交流电 的分析方法来分析非正弦交流电。 二极管是晶体二极管的简称，也叫半导体二极管，用半导体单 晶材料（主要是锗和硅）制成，是半导体器件中最基本的一种器件， 是一种具有

3、单方向导电特性的无源半导体器件。利用二极管单向导 电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 其中，整流二极管是将交流电能转变为直流电能的半导体器件之一， 整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电 压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管 都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流 （可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二 极管主要用于各种低频整流电路。 实验目的是测量二极管的正向和反向伏安特性关系，学习、了 解整流滤波电路的基本工作原理，掌握交流电路基本特性(例如用傅 氏分析法)及交流电各参数的测量方法。

4、二、实验原理二、实验原理 各类材料2 （一）二极管伏安特性（一）二极管伏安特性 从 PN 结的导电原理可知，只有在正向偏置条件下，二极管才 处于导通状态，其伏安特性曲线如下图所示： 二极管伏安特性曲线图 1. 正向特性 指外加正向偏置电压时的二极管特性，即外加电压。 当时，正向电流为零；当时，开始出现正向电流， 伏安特性曲线可表示为 式中 可用测量的反向电流 代替，V 为所加电压，T 为热力学 温度，e 为电子电量（），k 为波尔兹曼常数。 硅二极管的死区电压左右；锗二极管的死区电压 左右。 2. 反向特性 指外加反向偏置电压时的二极管特性，即外加电压。 各类材料3 （二）交流电路（二）交流电

5、路 正弦交流电的表达式如下，其曲线如图 6.2.1-1 所示： 图 6.2.1-1 正弦交流电电压或电流曲线 （1） 由此可见，一个正弦交流电的特征表现在正弦交流电的大小、变 化快慢及初始值三方面。而它们分别由幅值(或有效值)、频率(或周 期)和初相位来确定。所以幅值、频率和初相位被称为正弦交流电的 三要素。 （1） 幅值、平均值和有效值 当时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而 变化，此时的反向电流也称反向饱和电流 。 当时，反向电流急剧增加，称为反向击穿电压。 3.击穿特性 二极管反向击穿并不一定意味着器件完全损坏。二极管击穿分 为：电击穿和热击穿。 如果是电击穿，则外电场撤消后器件

6、能够恢复正常，如果是热 击穿，则意味着器件损坏，不能再次使用。工程实际中的电击穿往 往伴随着热击穿；电击穿分雪崩击穿、齐纳击穿两种。 各类材料4 1）幅值：即峰值或最大值，记为或 ，峰点电位之差称为“峰 -峰值”，记为和。显然,。 2）平均值：令,分别表示随时间变化的交流电流或交流电 压，则它们的平均值分别为： （2） 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 所示的正弦交流电平均值为 0。 3）有效值 在实际应用中，交流电路中的电流或电压往往用有效值而不是 用幅值来表示，许多交流电流或电压测量设备的读数均为有效值。 其物理含义是指这一交流电通过电阻

7、时产生的焦耳热与数值多大的 直流电相当。有效值采用如下定义： （3） 通常说的市电电压是，就是说它的有效值，因此它 的峰值是。 表 6.2.1-1： 常见交流电压的有效值、峰值和平均值的换算关 系 各类材料5 （2） 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()来表示。这三者之间的关系是： (4) 需要指出的是：同频率正弦交流电的和或差均为同一频率的正 弦交流电。此外，正弦交流电对于时间的导数或积分 也仍为同一频率的正弦交流电。这在技术上具有十分重要的 意义。 （3） 初相位 交流电时的相位角称为交流电的初相位或初相位角。它 反映了正弦交流电的初始值

8、。在实际电路中由于电流、电压之间相 各类材料6 位的不同，使得电器的平均功率（称为功率因数), 越大，电路能量的利用率越高，损耗越少。功率因数是电力工 业中需要考虑的一个重要问题，实际中多采用电容器补偿电感器件 以提高整个电路的功率因数。 （三）整流和滤波（三）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 图 6.2.1-2 半波整流电路及其波形图 图 6.2.1-2 中 D 是二极管，是负载电阻。若输入交流电为 (5) 则，经

9、整流后输出电压为(一个周期内)： (6) 而其相应平均值(即直流平均值)为： (7) 2) 全波桥式整流 前述半波整流只利用了交流电半个周期的正弦信号。为了提高 整流效率，使交流电的正负半周信号都被利用。此时采用全波整流。 全波桥式整流电路如下： 各类材料7 图 6.2.1-3 桥式整流电路和波形图 若输入交流电仍为 (8) 则经桥式整流后的输出电压为(一个周期)： (9) 其相应直流平均值为： (10) 由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少,平均值比半波 整流提高了一倍（忽略整流内阻）。为了衡量整流电源这一特性的 好坏，常用纹波因数 g 来表示。即： （11） 越小，输出脉动越小，表示

10、整流电源的性能越好。 (2) 滤波电路 经过整流后电压（电流）仍然是具有“脉动”成份的直流电， 为了减少波动，通常要加滤波器，常用的滤波电路有电容、电感滤 波等。现介绍最简单的滤波电路。 1) 电容滤波电路 电容滤波器利用电容重电和放电来使脉动的直流电变成平稳的 直流电。我们已经知道电容器重放电的原理。图 6.2.1-4 所示为电 容滤波器在带负载电阻后的工作情况，其中 是滤波电容，是负载 电阻。 各类材料8 图 6.2.1-4 全波整流电容滤波器 设在 时刻接通电源，整流元件的正向电阻很小，可忽略不计， 在时刻达到峰值为。此后以正弦规律下降直到 时刻， 二极管 D 不再导电，电容开始放电，缓

11、慢下降，一直到下个周期。 电压上升到和相等时，即 以后，二极管 D 又开始导通，电容充 电，直到 。在这以后，二极管 D 又截至，又按照上述规律下降， 如此周而复始，形成了周期性的电容器充电放电过程。在这个过程 中，二极管 D 并不是在整个半周期都是导通的，从图上看到二极管 D 只是在 到 段内导通并向电容器充电。由于电容器的电压不能突 变，故在这一小段时间内，它可以被看成一个反电动势（类似蓄电 池）。 由电容两端的电压不能突变的特点，达到输出波形趋于平滑的 目的。经滤波后的输出波形如下图所示。 (a)忽略内阻时的波形 (b)考虑内阻时的波形 图 6.2.1-5 全波整流电容滤波电路的输出波形

12、 2) 型滤波 前述电容滤波的输出波形脉动系统仍较大，尤其是负载电阻 较小时。除非将电容容量增加时(实际应用时难于实现)。在这种 情况下，要想减少脉动可利用多级滤波方法。此时再加一级低通 滤波电路。如图 6.2.1-6 所示。这种电路也称 型滤波电路。 各类材料9 图 6.2.1-6 型滤波电路 由图可见， 型滤波是在电容滤波之后又加了一级滤波，使 得输出电压更平滑(但输出电压平均值要减少)。 上述整流滤波电路实际上就是一个整流电源。其优点是电路简 单，主要缺点是输出的直流电压不够。 三、实验内容三、实验内容 1.测量二极管的伏安特性曲线，并求解波尔兹曼常数值。 图 3.4.1-4 测量电路的

13、接法 （1）按图 3.4.1-4 中（b）外接法接线，将小灯泡改用二极管 正向接法。从 0.6V 开始,每隔 0.02V 测一次,至电流较大(此时二极管 上的电压约为 0.8V 左右)为止,画出二极管正向伏安特性曲线。 按图 3.4.1-4 中（a）内接法接线，将改为二极管并反向连接。 测量电压为 05.0V。每隔 0.5V 测一个电流值，求出二极管反向伏 安特性。 （2）测量玻尔兹曼常数 二极管伏安特性曲线可表示为 (3) 各类材料10 式中 可用测量的反向电流代替，V 为所加电压，T 为热力学温 度，e 为电子电量(1.6022)，k 为玻尔兹曼常数。用公式法求出 k。 2.测量全波整流滤

14、波电路中交流电压(或电流) 选择信号发生器 XD 的频率为 1500Hz，测出信号发生器 AMPL 调 节到实验要求的输出电压。 1) 电路原理图如图 6.2.1-7（a），测量整流后, 用示波器观 察及测量其电压峰峰值，计算平均值，有效值，并 与用数字万用表测量的电压有效值进行对比。 图 6.2.1-7（a） 全波整流原理图 2) 电路原理图如图 6.2.1-6，加滤波电容 C，将整流后的信号 进行滤波，并测量滤波后的信号幅值和有效值。 图 6.2.1-6 型滤波电路 3.测量半波整流滤波电路中交流电压(或电流) 1）电路原理图如图 6.2.1-7（b），测量整流后, 用示波器观察 及测量其

15、电压峰峰值，计算平均值，有效值，并与用数字 万用表测量的电压有效值进行对比。 各类材料11 图 6.2.1-7（b）半波整流原理图 2）电路原理图如图 6.2.1-10，加滤波电容 C，将整流后的信号 进行滤波，并测量滤波后的信号幅值和有效值。 图 6.2.1-10 半波整流电容滤波器 4.利用全波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压(或电流) 电路原理图如图 6.2.1-6，加滤波电容 C，将整流后的信号进行 滤波，并测量滤波后的信号幅值和有效值。 5.利用半波整流滤波箱测量整流滤波电路中交流电压(或电流) 电路原理图如图 6.2.1-10，加滤波电容 C，将整流后的信号进 行滤波，并测量滤

16、波后的信号幅值和有效值。 四、实验仪器四、实验仪器 二极管整流滤波实验装置包括：直流电源、滑动变阻器、单刀 开关、电压表、电流表、微安表、待测二极管、示波器、信号发生 器、数字万用表以及表笔、1K 标准电阻、1.5F 电容、整流箱、 整流二极管、全波整流实验箱、半波整流实验箱。 各类材料12 实验主场景图 电压源：电压源： 电源开关：鼠标点击，打开或关闭电源。 电源指示灯：打开电源时，指示灯变亮；关闭时，指示灯变暗。 调节电压值旋钮：左击或右击、按下鼠标左键或右键可以改变 电源电压大小。 电源开关：电源开关： 各类材料13 电源开关，控制电路的闭合。界面中有两个开关状态选择按钮， 一个是闭合，

17、一个是断开。点击闭合，开关闭合，显示闭合图片； 点击断开，开关断开，显示断开图片。 滑线变阻器：滑线变阻器： 滑动片： 可以左右拖动滑动片，粗调滑线变阻器在线路中的电阻值。 微调按钮： 点击或按下微调按钮，微调滑线变阻器在电路中的电阻值。 电压表电压表： 各类材料14 调节电压表档位：主窗体中，电压表有十个档位，用户拖动电 压表档位标志符至指定的档位，然后松开鼠标，标志符落在指定档 位，选中电压表的档位。 指针：根据加载电压表两端的电压和电压表的档位，指针做相应 的偏转。 电流表：电流表： 调节电流表档位：主窗体中，电压表有十二个档位，用户拖动 电流表档位标志符至指定的档位，然后松开鼠标，标志

18、符落在指定 档位，选中电流表的档位。 各类材料15 调零旋钮：通过鼠标左击或右击调零旋钮，可以将电流表进行 指针调零。 指针：根据流过电流表上的电流和电流表的档位，指针做相应 的偏转。 微安表：微安表： 此微安表为直流微安表，分为四个量程： 100A、200A、500A、1000A，此实验只要求使用 100A 档 位；使用过程中注意保护流过微安表的电流不要超过量程。如果超 量程烧毁后，请先将仪器从桌面上移除，并从实验仪器栏中重新加 载更换好的仪器。 待测二极管：待测二极管： 真实实验仪器 实验中实验仪器 在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位 端，二极管就会导通，这种连接方式

19、，称为正向偏置；当二极管 各类材料16 的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没 有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反 向偏置。实验中待测二极管正负极接入电路的顺序不同，分别测 量其正向和反向伏安特性曲线。 信号发生器：信号发生器： （信号发生器的实物照片） （实验中的信号发生器） 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着 广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够 产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的 电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检 测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、

20、电视系统中，都需 要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、 视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在 工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、 超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低 的振荡器。 使用方法： (1)电源开关：将电源开关按键弹出即为“关”位置，将电源接 入，按电源开关，以接通电源；实验中使用鼠标点击进行打开和 关闭进行切换。 (2)调频旋钮：调节输出频率的大小；实验中使用鼠标左击或右 击进行调节。 (3)调压旋钮：调节输出电压的大小；实验中使用鼠标左击或右 击进行调节。 示波器：示波器： 双击实验桌上示波器

21、小图标弹出示波器的调节窗体，在示波器 调节窗口上可以对示波器进行调节、操作。 各类材料17 真实实验仪器 实验中实验仪 器 实验中示波器调节界面 功能及其用法介绍： 1主机电源 （9）电源开关（POWER） 将电源开关按键弹出即为“关”位置，将电源接入，按电源开 关，以接通电源。 仿真实验中使用方法：点击进行打开和关闭进行切换。 （8）电源图标 （2）辉度旋钮（INTENSITY） 顺时针方向旋转旋钮，亮度增强。接通电源之前将该旋钮逆时 针方向旋转到底。 仿真实验中使用方法：单击左键或右键进行调节。 （4）聚焦旋钮（FOCUS） 各类材料18 用亮度控制钮将亮度调节至合适的标准，然后调节聚集控

22、制钮 直至轨迹达到最清晰的程度，虽然调节亮度时聚集可自动调节，但 聚集有时也会轻微变化。如果出现这种情况，需重新调节聚集。 仿真实验中使用方法：单击左键或右键进行调节。 （5）光迹旋转旋钮（TRACE ROTATION） 由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，该旋钮用于 调节光迹与水平刻度线平行。 （45）显示屏 仪器的测量显示终端。 数据（1）校准信号输出端子（CAL） 提供 1kHz2%，4 VP-P2%方波作本机 Y 轴、X 轴校准用。 2垂直方向部分 （13）通道 1 输入端CH1 INPUT（X） 该输入端用于垂直方向的输入。在 X-Y 方式时输入端的信号成 为 X 轴信号。

23、（17）通道 2 输入端CH2 INPUT（Y） 和通道 1 一样，但在 X-Y 方式时输入端的信号仍为 Y 轴信号。 （11）、（12）、（16）、（18）交流直流接地耦合选择 开关（ACDCGND） 选择输入信号与垂直放大器的耦合方式 交流（AC）：垂直输入端由电容器来耦合。 接地（GND）：放大器的输入端接地。 直流（DC）：垂直放大器的输入端与信号直接耦合。 仿真实验中使用方法：单击 AC-DC 按钮进行 AC 和 DC 方式切换， 接地按钮按下为接地，弹出为非接地。 （10）、（15）衰减器开关（VOLTS/DIV） 用于选择垂直偏转灵敏度的调节。如果使用的是 10：1 的探头， 计

24、算时将幅度10。 仿真实验中使用方法：右键单击进行顺时针旋转，左键打击进 行逆时针旋转。 （14）、（19）垂直微调旋钮（VARIBLE） 垂直微调用于连续改变电压偏转灵敏度，此旋钮在正常情况下 应位于顺时针方向旋转到底的位置。将旋钮逆时针方向旋转到底， 垂直方向的灵敏度下降到 2.5 倍以下。 仿真实验中使用方法：右键单击进行顺时针旋转，左键打击进 行逆时针旋转。 （43）、（40）垂直移位（POSITION） 各类材料19 调节光迹在屏幕中的垂直位置。 仿真实验中使用方法：右键单击进行顺时针旋转，左键打击进 行逆时针旋转。 （42）垂直方式工作开关 选择垂直方向的工作方式 通道 1 选择（

25、CH1）：屏幕上仅显示 CH1 的信号。 通道 2 选择（CH2）：屏幕上仅显示 CH2 的信号。 双踪选择（DUAL）：同时按下 CH1 和 CH2 按钮，屏幕上会出现 双踪并自动以断续或交替方式同时显示 CH1 和 CH2 上的信号。 叠加（ADD）：显示 CH1 和 CH2 输入电压的代数和。 仿真实验中使用方法：右键单击进行向上调节，左键单击进行 向下调节。 （39）CH2 极性开关（INVERT）：按此开关时 CH2 显示反相电压 值。 仿真实验中使用方法：左键单击进行按下和弹出间切换。 3水平方向部分 （20）主扫描时间因数选择开关（A TIME/DIV） 共 20 档，在 0.1

26、us/div0.5s/div 范围选择扫描速率。 仿真实验中使用方法：右键单击进行顺时针旋转，左键打击进 行逆时针旋转。 （30）X-Y 控制键 如 X-Y 工作方式时，垂直偏转信号接入 CH2 输入端，水平偏转 信号接入 CH1 输入端。 仿真实验中使用方法：左键单击进行按下和弹出间切换。 （21）扫描非校准状态开关键 按入此键，扫描时基进入非校准调节状态，此时调节扫描微调 有效。 （24）扫描微调控制键（VARIBLE） 此旋钮以顺时针方向旋转到底时处于校准位置，扫描由 Time/Div 开关指示。该旋钮逆时针方向旋转到底，扫描减慢 2.5 倍 以上。正常工作时，（21）键弹出，该旋钮无效

27、，即为校准状态。 仿真实验中使用方法：右键单击进行顺时针旋转，左键打击进 行逆时针旋转。 （35）水平位移（POSITION） 用于调节轨迹在水平方向移动。顺时针方向旋转该旋钮向右移 动光迹，逆时针方向旋转向左移动光迹。 各类材料20 仿真实验中使用方法：右键单击进行顺时针旋转，左键打击进 行逆时针旋转。 （36）扩展控制键（MAG5） 按下去时，扫描因数5 扩展，扫描时间是 Time/Div 开关指示 数值的 1/5。 （37）延时扫描 B 时间系数选择开关（B TIME/DIV） 共 12 档，在 0.1us/div0.5ms/div 范围选择 B 扫描速率。 （41）水平工作方式选择（H

28、ORIZ DISPLAY） 主扫描（A）：按入此键主扫描单独工作，用于一般波形观察。 A 加亮（A INT）：选择 A 扫描的某区段扩展为延时扫描。可用 此扫描方式。与 A 扫描相对应的 B 扫描区段（被延时扫描）以高亮 度显示。 被延时扫描（B）：单独显示被延时扫描 B。 B 触发（B TRIGD）：选择连续延时扫描和触发延时扫描。 4触发系统（TRIGGER） （29）触发源选择开关（SOURCE）：选择触发信号源。 通道 1 触发（CH1，X-Y）：CH1 通道信号是触发信号，当工作方 式在 X-Y 时，波动开关应设置于此挡。 通道 2 触发（CH2）：CH2 上的输入信号是触发信号。

29、电源触发（LINE）：电源频率成为触发信号。 外触发（EXT）：触发输入上的触发信号是外部信号，用于特殊 信号的触发。 仿真实验中使用方法：右键单击进行向上调节，左键单击进行 向下调节。 （27）交替触发（ALT TRIG） 在双踪交替显示时，触发信号交替来自于两个 Y 通道，此方式 可用于同时观察两路不相关信号。 （26）外触发输入插座（EXT INPUT）：用于外部触发信号的输 入。 （33）触发电平旋钮（TRIG LEVEL）：用于调节被测信号在某 选定电平触发同步。 （32）电平锁定（LOCK） 无论信号如何变化，触发电平自动保持在最佳位置，不需人工 调节电平。 仿真实验中使用方法：右

30、键单击进行顺时针旋转，左键打击进 行逆时针旋转。 （34）释抑（HOLDOFF） 各类材料21 当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，可用此 旋钮使波形稳定同步。 （25）触发极性按钮（SLOPE）：触发极性选择，用于选择信号 的上升沿和下降沿触发。 （31）触发方式选择（TRIG MODE） 自动（AUTO）：在自动扫描方式时扫描电路自动进行扫描。在 没有信号输入或输入信号没有被触发同时，屏幕上仍然可以显示扫 描基线。 常态（NORM）：有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描显示。 当输入信号的频率低于 50Hz 时，请用常态触发方式。 复位键（RESET）：当“自动”与“常态”同时弹出时

31、为单次触 发工作状态，当触发信号来到时，准备（READY）指示灯亮，单次扫 描结束后熄灭，按复位键（RESET）下后，电路又处于待触发状态。 （28）触发耦合（COUPLING） 根据被测信号的特点，用此开关选择触发信号的耦合方式。 交流（AC）：这是交流耦合方式，触发信号通过交流耦合电路， 排除了输入信号中的直流成分的影响，可得到稳定的触发。 高频抑制（HF REJ）：触发信号通过交流耦合电路和低通滤波 器作用到触发电路，触发信号中的高频成分被抑制，只有低频信号 部分能作用到触发电路。 电视（TV）：TV 触发，以便于观察 TV 视频信号，触发信号经交 流耦合通过触发电路，将电视信号送到同步

32、分离电路，拾取同步信 号作为触发扫描用，这样视频信号能稳定显示。TV-H 用于观察电视 信号中行信号波形，TV-V：用于观察电视信号中场信号波形。注意： 仅在触发信号为负同步信号时，TV-V 和 TV-H 同步。 直流（DC）：触发信号被直接耦合到触发电路，当触发需要触 发信号的直流部分或需要显示低频信号以及信号空占比很小时，使 用此种方式。 数字万用表及表笔：数字万用表及表笔： 数字万用表是一种多用途 电子测量仪器 ，有时也称为万用计、 多用计、多用电表，或三用电表。本实验中使用的是3 位半数 字万用表，如图所示： 各类材料22 万用表面板结构图 表笔图 （一）仪器结构： 1.液晶显示器：显

33、示仪表测量的结果，超量程时，最高位显示“1” 或“-1”； 2.POWER 电源开关：鼠标点击时，可以打开或关闭电源； 3.B/L 背光开关：开启背光灯，约 10 秒后自动关闭； 4.三极管测试面孔：测试三极管特性的插孔，实验中无此项功能； 各类材料23 5.HOLD 保持开关：按下此功能键，仪表当前所测数值保持在液晶显 示器上并出现“HOLD”字样，再次按下，“HOLD”符号消失，退出 保持功能状态； 6.档位旋钮：用于改变测量功能及量程，本实验中旋钮只可置于二 极管测试档、欧姆档、直流电压档、交流电压档、交流电流档、直 流电流档等档位，其他档位不可用； 7.电压、电阻及频率插孔：当进行电压

34、、电阻及频率的测量时，使 用此插孔； 8.公共地 COM 插孔：测试附件正极插孔； 9.毫安电流测量插孔：用于测量小于 20mA 电流的插孔； 10.20A 电流测量插孔：用于测量大于 20mA 并小于 20A 的大电流插 孔； （二）测量方法： 1、使用前，首先要点击 Power 开关，打开万用表电源。 2、直流电压的测量：首先将黑表笔插进“com”孔，红表笔插进 “VHZ”。把旋钮选到比估计值大的量程（注意：表盘上的数值均 为最大量程，“V”表示直流电压档，“V”表示交流电压档）， 然后将测试表笔跨接在被测线路上，红表笔所接的该点电压与极性 显示在液晶显示屏上。 3、交流电压的测量：表笔插

35、孔与直流电压的测量一样，不过应该 将旋钮打到交流档“V”处所需的量程即可。交流电压无正负之分， 测量方法跟前面相同。 4、直流电流的测量：先将黑表笔插入“COM”孔。若测量大于 200mA 的电流，则要将红表笔插入“20A”插孔并将旋钮打到直流 “20A”档；若测量小于 200mA 的电流，则将红表笔插入 “200mA” 插孔，将旋钮打到直流 200mA 以内的合适量程。调整好后，就可以 测量了。将万用表串联到电路中，保持稳定，即可读数。 5、交流电流的测量：测量方法与直流电流的测量相同，不过档位 应该打到交流档位。 6、电阻的测量：将表笔插进“COM”和“VHZ”孔中，把旋钮打 旋到“”中所

36、需的量程，用表笔接在电阻两端。在使用欧姆档时， 应先将表笔断路，测得欧姆档的零点偏差值，然后在实测中减去零 点偏差值。注意：每一次更换欧姆档位时零点偏差值均会发生改变。 （三）注意：（三）注意： 各类材料24 1、如测量时高位显示为“1”，表明已超过量程范围，须将档位 开关转至较高档位上。 2、当仪表停止使用约（2010）分钟后，仪表便自动断电进入休 眠状态；若要重新启动电源，再按两次“POWER” 开关，就可重新 接通电源。 1K1K 电阻电阻 R R： 实验中标准的电阻，其阻值为 2。 （实验中仪器图片） 电容电容 C C： 实验中标准的电容，其电容值为 1.5F。 （实验中仪器图片） 整

37、流箱：整流箱： 由四个二极管构成的整流电路器件，利用二极管的单向导电性完 成对交流信号的整流作用。 （实验中仪器图片） 各类材料25 使用方法：左侧两个接线柱接输入信号；右侧两个接线柱输出整 流后的信号。 整流二极管：整流二极管： 半导体器件中最基本的一种器件，是一种具有单方向导电特性的 无源半导体器件。 （实验中仪器图片） 全波整流实验箱：全波整流实验箱： 集成后的全波整流箱，左侧为一个桥式整流电路，右侧输出端接 入由电容和电阻并联构成的滤波器。 （实验场景中的仪器图） （双击打开的整流箱视图） 各类材料26 使用方法：左侧两个接线柱接输入信号；右侧输出整流滤波后的 处理信号。 半波整流实验

38、箱：半波整流实验箱： 集成后的半波整流箱，左侧为一个二极管，右侧输出端接入由电容 和电阻并联构成的滤波器。 （实验场景中的仪器图） （双击打开的整流箱视图） 使用方法：左侧两个接线柱接输入信号；右侧输出整流滤波后的 处理信号。 五、实验过程与数据记录五、实验过程与数据记录 二极管正向伏安特性关系二极管正向伏安特性关系 电压 （V ） 0.60.620.640.660.680.700.720.740.760.780.80 电流 0.20.20.30.40.60.70.70.71.21.256.0 各类材料27 (mA) 已知：当前室温为 25，用公式法计算波尔兹曼常数(单位：E- 23J/K)=

39、1.378. 二极管反向伏安特性关系二极管反向伏安特性关系 电压 （V ） 0.51.01.52.02.53.03.54.04.5 电流 (mA) 0.00.00.00.00.115.116.047.0114.0 全波整流实验全波整流实验 选择信号发生器的频率为 1500kHz，电压峰峰值为 8.6 的正弦波， 作为待整流的输入信号： 测量滤波前，整流箱的输出信号的电压幅值 4.4 测量滤波前，整流箱的输出信号的电压有效值 3.07 测量滤波后，整流箱的输出信号的电压幅值 4.4 测量滤波后，整流箱的输出信号的电压有效值 3.57 半波整流实验半波整流实验 选择信号发生器的频率为 1500kH

40、z，电压峰峰值为 8.6 的正弦波， 作为待整流的输入信号： 测量滤波前，半波整流后的输出信号的电压幅值 4.4 测量滤波前，半波整流后的输出信号的电压有效值 1.53 测量滤波后，半波整流后的输出信号的电压幅值 4.4 测量滤波后，半波整流后的输出信号的电压有效值 2.94 箱式全波整流实验箱式全波整流实验 各类材料28 选择信号发生器的频率为 1500kHz，电压峰峰值为 8.6 的正弦波， 作为待整流的输入信号： 测量滤波后，整流箱的输出信号的电压幅值 4.4 测量滤波后，整流箱的输出信号的电压有效值 3.61 箱式半波整流实验箱式半波整流实验 选择信号发生器的频率为 1500kHz，电

41、压峰峰值为 8.6 的正弦波， 作为待整流的输入信号： 测量滤波后，半波整流后的输出信号的电压幅值 4.4 测量滤波后，半波整流后的输出信号的电压有效值 2.91 六、思考题：六、思考题： 1. 测量二极管的正向特性为什么采用制流电路和外接法,改用图 8 的电路是否可行。为什么? 答：不行。因为二极管正向导通时，电阻极小，采用内接法， 由于电流表内阻会使实验误差增大。 2. 1 伏峰-峰的正弦波，它的有效值是多少? 答：有效值为 0.35V。 3. 整流、滤波的主要目的是什么? 答：整流、滤波可以使电波中含有直流分量，经进一步处理后 可以产生可以满足应用要求的电流。 4. 要将 220v 50Hz 的电网电压变成脉动较小的 6v 直流电压， 需要什么元件? 答：二极管可以实现这一功能，但我们还可以选择运算放大器 课实现这一功能。