第3节 半波整流器 (修订中)
[TOC]
零件和材料
- 低压交流电源（6伏输出）
- 6伏电池
- 一个 1N4001 整流二极管（Radio Shack 目录 #276-1101）
- 小型“爱好”电机，永磁型（Radio Shack 目录 # 273-223 或同等产品）
- 带耳机的音频检测器
- 0.1 µF 电容器（Radio Shack 目录 # 272-135 或同等产品）
二极管不必是精确的型号 1N4001。“1N400X”系列整流二极管 (opens new window)中的任何一款都适合这项任务，而且非常容易获得。有关构建此处列出的“音频检测器”的详细说明，请参阅 AC 实验章节。
如果您还没有构建一个，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。较低的电容值会较大程度地衰减低频信号，从而导致耳机发出的声音强度较低，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 (opens new window)”
学习目标
- 二极管作为整流器的作用
- 交流与直流电源上的永磁电机运行
- 用电压表测量“纹波”电压
原理图，示意图
插图
指示
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](https://www.allaboutcircuits.com/video- 电机 (opens new window)的时间。
结果，电机只能“看到”一个方向的电流，尽管是_脉动_电流，从而允许它向一个方向旋转。用一根跳线短接二极管，注意对电机运行的影响：
如您所见，永磁“直流”电机在交流电 (opens new window)上运行不佳。拆下临时跳线并反转电路中二极管的方向。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 (opens new window)在区分交流电压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”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，尽管电压波形实际上从未反转极性，但测量设备将其解释为交流量。
纹波可以设想为叠加在稳定的直流“偏置”或“偏移”信号上的交流信号。将这些直流和交流测量值与由电池 (opens new window)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，因此，在该电路中，电机两端的交流电压应该非常少。在电机上测量到的任何交流电压_都是_由于电刷与旋转的换向器条接触和断开时电机的脉动电流消耗所致。
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”。纹波电压的定性评估可以通过使用 AC 实验章节中描述的灵敏音频检测器 (opens new window)（与 DC 实验章节中描述为“灵敏电压检测器”的相同设备）来获得。
将检测器的灵敏度调低以降低音量，并通过一个小的 (0.1 µF)电容器 (opens new window)将其连接到电机端子上，如下所示：
电容器充当[高通滤波器](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- 这与示波器 (opens new window)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的电容器阻止观看。
使用电池为电机供电时，纹波听起来应该像高音“嗡嗡声”或“呜呜声”。尝试用交流电源和整流二极管更换电池，用探测器“倾听”半波整流电源的低音“嗡嗡声”：
电脑模拟
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）：
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，将输出电压绘制为一系列“驼峰”，对应于交流电源电压的正半周期。不幸的是，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仅根据 (opens new window)_峰值_理解交流电压。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，我不会为这样的 RMS 到峰值转换而烦恼。
说实话，这种区别在这个模拟中并不是非常重要，但我在这里讨论它是为了给你带来启发。
相关练习：
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