单相整流器

注意：实验过程中，电路通电时切勿触碰任何部分。当函数发生器作为信号源时，交流电源仅在图1和图2所示位置接地。切勿将可变交流变压器（VARIAC）接地。

1. 交流电源设置

本实验使用两个交流电源：一个低频为60 Hz的可变变压器（VARIAC），以及一个输出峰值电压为10 V、频率为1 kHz的正弦信号函数发生器。

1. 开始之前，将差分探头连接到示波器的一个通道，将普通探头连接到另一个通道。
2. 将探头上的按钮设置如下：差分探头设为 20X（或 1/20），普通探头设为 10X。切记打开差分探头的电源。
3. 在示波器的每个通道菜单中，将探头设置为 10X。对于差分探头，需手动将所有测量值或结果乘以 2，以达到所需的 20X 倍率。
4. 设置函数发生器时，确保其 50 Ω OUTPUT 已连接至 BNC-鳄鱼夹电缆。
   1. 将鳄鱼夹连接至普通示波器探头，以观察函数发生器的输出。
   2. 将输出设为峰值 10 V、频率 1 kHz、直流偏移为零的正弦波。
   3. 观察函数发生器的输出，并调节其设置以获得所需的输出波形。
   4. 信号设定完成后，断开 BNC 连接器，但保持函数发生器开启以保留其设置。同时断开示波器探头与发生器输出端的连接。
5. 设置自耦变压器（VARIAC）时，确保其输出端（外观类似普通插座）未连接任何电缆。
   1. 保持自耦变压器关闭，并确保其旋钮处于零位。
   2. 缓慢调节自耦变压器旋钮至 5% 输出，此时应产生约 10 V 峰值电压。

半波整流器

2. 高频输入下的电阻负载

1. 使用函数发生器作为交流电源，但暂时不要将其连接到电路中。
2. 在面包板上搭建图1所示的电路。二极管（D）型号为2A01G-T，额定电压为50 V，额定电流为2 A；负载电阻（R）为51 Ω。
   1. 确保二极管的极性正确，二极管上的标记线一端为阴极。
3. 在将差分探头连接到电路之前，先将探头的两个端子短接，并调节屏幕上显示的波形，使其偏移电压为零。
   1. 将差分电压探头连接在负载电阻两端，以观测输出电压 V_out。
   2. 使用普通探头连接在交流输入端，以观测输入电压 V_in。
   3. 将函数发生器连接到电路。
4. 调节示波器的时间基准，使屏幕上显示最多四个输入电压 V_in 基波周期的 V_in 和 V_out 波形，并保存波形图像。
   1. 放大二极管关断区域的波形，并保存该区域的波形图像。
5. 断开函数发生器，并移除用于负载测量的差分探头，以便进行负载修改。其余电路和连接保持不变。

图 1：带电阻负载的半波整流电路

3. 高频输入下的电阻-电感负载

1. 使用图1中的相同电路，将一个4.7 mH的电感器（L）与阻性负载以串联方式连接，如图2所示。
2. 将差分电压探头连接在负载电阻两端，以观察电阻电压V_out，其波形与R-L负载电流I_out的波形相同。
3. 打开函数发生器的输出。
4. 调节示波器的时间基准，显示最多四个输入电压V_in基本周期内的V_in和V_out波形。保存波形图像。
   1. 放大二极管关断区域，观察关断时间的延迟。保存该区域的波形图像。
   2. 关闭函数发生器输出，并将其从电路中断开。
   3. 移除电感器L，其余电路保持不变。

图 2：带阻感负载的半波整流电路

4. 低频输入下的电阻负载

1. 确保可变变压器（VARIAC）输出处于5%且与电路断开。将差分探头连接到可变变压器两端，打开可变变压器，并微调其输出以获得10 V峰值电压。
   1. 在示波器上捕获波形，作为参考输入电压的观测依据。
   2. 关闭可变变压器，但不要改变其电压设置。
2. 使用图1中的相同电路，即断开电感器，仅以电阻作为负载，通过插头-香蕉头电缆连接可变变压器输出端。
3. 将差分电压探头连接至负载电阻两端，以观测输出电压 V_out。
4. 打开可变变压器输出。远离电路，并在示波器上观察波形。如果需要调试电路，请先关闭可变变压器电源。
5. 调节示波器的时间基准，显示最多四个基波周期的 V_out 波形。复制该波形。
   1. 放大二极管关断区域，复制该区域的波形。
6. 关闭可变变压器并拆卸电路。切勿更改可变变压器的电压设置。

全波整流器

5. 电阻负载

1. 在面包板上搭建图 3 所示的电路。
   1. 确保二极管的极性正确。二极管上的短横线一端为阴极。
2. 电路搭建完成后，将自耦变压器（VARIAC）的输出端连接为交流电源。
3. 将差分电压探头连接在负载电阻两端，以观测输出电压 V_out。
4. 打开自耦变压器（VARIAC）的输出。远离电路，并在示波器上观察波形。如果需要对电路进行调试，请先关闭自耦变压器（VARIAC）的电源。
5. 调节示波器的时间基准，使 V_out 显示最多四个 V_in 基波周期的波形。保存一份波形图像。
   1. 使用光标测量 V_out 的峰峰值。
6. 保持探头连接不变，关闭自耦变压器（VARIAC），并拆解电路。
   1. 不要改变自耦变压器（VARIAC）的电压设置。

图 3．带电阻负载的全波整流电路。

6. 带滤波电容的电阻负载

1. 使用图3中的相同电路，将一个电解电容（C）与阻性负载并联连接，如图4所示。
   1. 确保电容的极性正确，负极（-）连接至负载的负侧。
2. 打开VARIAC输出。远离电路，并在示波器上观察波形。在调试电路前，务必先关闭VARIAC电源。
3. 调节示波器的时间基准，以显示最多四个VIN基波周期的V_out波形。复制一份波形图。
   1. 使用光标功能及该通道的交流耦合选项测量V_out的峰峰值（交流耦合可消除信号的直流偏移）。
4. 完成测量后，将通道恢复为直流耦合。
5. 关闭VARIAC。
6. 拆解电路并整理实验台。

图 4．带阻性负载和电容滤波的全波整流电路