模拟电路详解：桥式整流与电源滤波器

"包含20个常用模拟电路的资料，详细解释了电路的工作原理，并配有原理图，主要讨论了桥式整流电路和电源滤波器的设计与计算" 在电子技术中，模拟电路扮演着至关重要的角色，它们处理的是连续变化的电信号。以下是标题和描述中提到的两个关键知识点的详细说明： 一、桥式整流电路 桥式整流电路是一种常见的电路结构，它利用四个二极管来实现交流电压到直流电压的转换。桥式整流电路的优势在于无论输入电压的极性如何，都能提供稳定的直流输出。 1. 二极管的单向导电性：二极管的核心特性是PN结，当在PN结上施加正向电压时，二极管导通，允许电流通过；相反，当施加反向电压时，二极管截止，阻止电流流动。二极管的伏安特性曲线通常表现为一个正向导通区和一个反向截止区。 2. 二极管模型：在理论分析中，二极管通常被简化为理想开关模型或恒压降模型。理想开关模型假设二极管在正向偏置时几乎没有压降（硅管为0V，锗管为0V），反向偏置时电阻无穷大，电流为0。恒压降模型则认为二极管导通后，其两端会有一定的固定压降，硅管约为0.7V，锗管约为0.5V。 3. 电流流向：桥式整流电路中，当输入交流电压（u2）的正半周期，Vd1和Vd2导通，电流自上而下流过负载RL；在负半周期，Vd3和Vd4导通，电流依然自上而下流过负载，确保输出始终为正向直流电压。计算上，输出电压Vo约为0.9U2，电流Io为0.9U2/RL，二极管反向电压URM为√2U2。 二、电源滤波器 电源滤波器的主要作用是去除交流电源中的纹波，提供更纯净的直流输出。常见的滤波方式包括电容滤波和LC滤波。 1. 电容滤波：在负载RL两端并联电容C，由于电容的特性，其两端电压不能突变，因此能平滑输出电压。当电源供电时，电容同时向负载和自身充电，充电时间常数τ充=Ri∥RLC。当电源电压低于电容电压时，电容通过负载放电，形成周期性的充放电过程，从而减小负载上的电压波动。电容滤波器的电容容量选择一般根据RLC与电源周期的关系来确定，即RLC≧（3~5）T/2，其中T为交流电源的周期。 2. LC滤波器：适用于电流较大且要求低电压脉动的场合，它结合了电感L和电容C的特性，形成一个低通滤波网络，能更有效地滤除高频噪声，提供更平滑的直流输出。 总结，桥式整流电路和电源滤波器是模拟电路设计中的基础部分，它们在电力转换和信号净化中起到关键作用。理解这些基本电路的工作原理和计算方法对于电子工程师来说至关重要，因为它们在各种电子设备和系统中都有广泛的应用。