滤波电、路的滤波作用演示方法

福建省浦城一中 张柏兴

经整流后的单向直流或单向脉动直流电，都是由强度不变的直流成分和一个以上的交流成分叠加形成的。为了使脉动直流电变得较为平稳，把其中的交流成分滤掉，叫做滤波。滤波有电容滤波、电感滤波和Tr形滤波等。下面就几种滤波电路滤波作用的演示方法作一介绍，仅供参考。

一、电容滤波

1．所用器材：J0401、型演示电表2台．2CP型晶体二极管1只，J2354-3型滑动变阻器1个，2000μF／10V电解电容器2个，J2464型教学信号源1台，单刀开关2个。

2．演示方法：按图1a所示的电路接好。输入超低频信号(由教学信号源供给)。演示电表调成中心零位式，电压表接入直流10V通路板，其量程为5～0～5V。电流表接入直流5mA通路板，其量程为2.5～0～2.5mA。

演示时，将作为负载电阻用的滑动变阻器R的阻值调到1kΩ左右，输入超低频信号并适当调节教学信号源的"超低频调零"旋钮，使电压表的指针以零点为中心左右等幅摆动，表明输入的是交变电压，此时电流表的指针从零点开始向一边摆动(见图1b)，表明此时输出电流为单向直流电。然后闭合开关K1，接入滤波电容C1，则电流表指针就变成从某一示数处开始向一边摆动，并且摆动的幅度明显地变小(见图1c)，这表明由于接入滤波电容C1滤掉了一部分交流分量，使输出电流变得比较稳定，提高了输出直流电压。再闭合开关K2，将C2接入，以增大滤波电容器的电容量，则电流表指针摆动的幅度就变得更小(见图1d)，这表明滤波电容器的容量越大输出电流中的交流分量滤掉也越多，变得就更平稳。

然后将滑动变阻器R的阻值依次调小到500Ω、300Ω、100Ω左右，输出电流就依次增加，指针摆动的幅度也依次跟着变大，这表明滤波的平稳程度随输出电流越大变得越坏。从而还说明电容滤波的"外特性平直情况"是较差的，只是当输出电流较小时，才适于采用这种滤波电路。

3．注意事项：电容器C1、C2的容量不宜太小，否则由于超低频信号的频率很低，滤波效果不明显。 二、电感滤波

1．所用器材：J0401型演示电表2台，2CP型晶体二极管4只，J23543型滑动变阻器1个，300Ω1/8W电阻1个、电感线圈L(自感系数大于100H，直流电阻小于100Ω)1个，、J2464型教学信号源1台，。12370型单刀双掷开关1个。

2．演示方法：按图2所示的电路接好。输入由教学信号源供给的超低频信号，电压表和电流表指针位置和挡位与电容滤波用演示电表显示中所用的相同。接入电阻R1的目的，是使电路的直流电阻跟接入电感线圈时接近一致，以便于进行比较。

演示方法与电容滤波相同。当开关K位于位置"1"时，电压表显示出输出的是交变电压，电流表显示出输出的是单向脉动直流电。然后将开关K扳到位置"2"时，接入滤波的电感线圈L，则电流表指针就变成从某一示数处开始向一边摆动，并且摆动的幅度明显地变小，跟图1c相似，只是摆动的频率比它高一倍。这表明由于电感的滤波作用，把交流成分大部分降在铁芯线圈L上，使输出电流变得较为平稳了。

然后将滑动变阻器的阻值调小，会看到输出电流平稳程度的变动情况，比电容滤波好得多，从而说明电感滤波的"外特性平直情况"比电容滤波更好。

3．注意事项：由于超低频信号的频率很低，故滤波电感线圈的自感系数L必须很大，才能对它呈现出较大的感抗，另一方面直流电阻R1又不宜过大，这样才能获得较好的演示效果。

三、π形滤波

1．所用器材：J0401型演示电表2台，2CP型晶体二极管1只，2000?F／10V电解电容器2个，501Ω1／8W电阻1个，、J23543型滑动变阻器1个，、J2464型教学信号源1台，单刀开关2个。

2．演示方法：按图3所示的电路接好，电压表和电流表指针的位置和档位跟在电容滤波里所用一样，输入用教学信号源输出的超低频信号。

演示方法与电容滤波相同。当开关K1、K2都闭合组成RC型滤波电路时，电流表指针也变成从某一示数处开始向一边摆动，不同的是摆动的幅度很小，这表明，接入π形滤波电路后输出电流变得更加平稳了。

在依次改变负载电阻的阻值为500Ω、300Ω、和100Ω时，输出电流是依次增加，电流表指针摆动幅度虽然也是依次增大，但相比之下增加得较少，这样就说明了丌形滤波器的滤波作用以及其"外特性平直情况"更好。此外，在负载电阻较小的情况下，当断开开关K2即去掉滤波电路的输出电容C2时，电流表指针摆动的幅度略有增大，其他变化不明显；当只断开K1，即去掉滤波电路的输入电容C1时，电流表指针摆动的幅度立即增大很多，输出直流电压也明显下降。这样，说明在π形滤波电路中，输入、输出电容器的作用以及输入电容器必须采用大容量的原因。 3．注意事项：电容器C1、C2的容量不能用得过小。由于超低频信号的频率甚低，一般电感线圈对它的感抗很小，如用LC组成的π形滤波电路来进行这一演示时，应采用特制线圈。