半波整流器

零件和材料

二极管不必是精确的 1N4001 型号。 “1N400X”系列整流二极管中的任何一款都适合该任务，而且很容易获得。有关构建此处列出的“音频检测器”的详细说明，请参阅交流实验章节。

如果您还没有构建过一个，那么您就错过了一个简单而有价值的实验工具。指定一个 0.1 µF 电容器用于将音频检测器“耦合”到电路，以便只有交流电到达检测器电路。

该电容器的值并不重要。我成功使用了 0.27 µF 到 0.015 µF 的电容器。较低的电容值会更大程度地衰减低频信号，从而导致耳机的声音强度降低，因此如果您难以听到音调，请使用较大值的电容值。

交叉引用

电路课程 ，第 3 卷，第 3 章：“二极管和整流器”

学习目标

原理图

插图

说明

如图所示，通过整流二极管将电机连接到低压交流电源。二极管只在电源电压的一个完整的正负周期的一个半周期内允许电流通过，从而消除了一个半周期到达电机。

结果，电机只“看到”一个方向的电流，尽管脉动电流，允许它朝一个方向旋转。取一根跨接导线并暂时短路二极管，注意对电机运行的影响：

如您所见，永磁“直流”电机在交流电下运行不佳。移除临时跨接导线并反转二极管在电路中的方向。注意对电机的影响。像这样测量电机两端的直流电压：

然后，还要测量电机两端的交流电压：

大多数数字万用表在区分交流和直流电压方面做得很好，这两个测量值分别显示了电机“看到”的功率的直流平均电压和交流“纹波”电压。 纹波电压 是电压的变化部分，被测量设备解释为交流量，尽管电压波形实际上从未反转极性。

纹波可以被设想为叠加在稳定的直流“偏置”或“偏移”信号上的交流信号。将直流和交流的这些测量值与由电池供电时电机两端的电压测量值进行比较：

电池提供非常“纯”的直流电源，因此，在该电路中，电机两端测得的交流电压应该非常小。任何交流电压是在电机上测得的电流是由于电机在电刷与旋转换向器条接触和断开接触时产生的脉动电流。

这种脉动电流会导致脉动电压在电路中的任何杂散电阻上下降，从而导致电机端子处的脉动电压“下降”。使用交流实验章节中描述的灵敏音频检测器（与直流实验章节中描述为“灵敏电压检测器”的设备相同），可以获得纹波电压的定性评估。

将检测器的灵敏度调低以降低音量，并通过一个小型 (0.1 µF) 电容器将其连接到电机端子之间，如下所示：

电容器充当高通滤波器，阻止直流电压到达检测器，并允许更容易地“聆听”剩余的交流电压。这与示波器电路中用于“交流耦合”的技术完全相同，其中直流信号被串联电容器阻挡而无法查看。

使用电池为电机供电时，波纹应该听起来像高音调的“嗡嗡声”或“呜呜声”。尝试将电池更换为交流电源和整流二极管，用探测器“聆听”半波整流电源的低音“嗡嗡声”：

计算机模拟

带有 SPICE 节点号的示意图：

网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字逐句）：

半波整流器 v1 1 0 sin(0 8.485 60 0 0) rload 2 0 10k d1 1 2 mod1 .model mod1 d .tran .5m 25m .plot tran v(1,0) v(2,0) .end

该仿真将输入电压绘制为正弦波，将输出电压绘制为与交流电源电压的正半周期相对应的一系列“驼峰”。遗憾的是，直流电机的动力学过于复杂，无法使用 SPICE 进行仿真。

交流电源电压指定为 8.485 而不是 6 伏，因为 SPICE 理解交流电压的峰值仅值。 6 伏 RMS 正弦波电压实际上是 8.485 伏峰值。在 RMS 和峰值之间的区别不相关的模拟中，我不会打扰这样的 RMS 到峰值转换。

说实话，这个区别在这个模拟中并不是很重要，但我在这里讨论它以供您参考。

相关工作表：

换向二极管全波桥式整流器

工业技术