Instytut Elektroniki
Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki
Politechnika Śląska
Ćwiczenie:  Układy prostownicze
Opracował:
dr inż. Jerzy Fiołka
dr inż. Zenon Kidoń
1
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową i działaniem prostownika
półokresowego, pełnookresowego dwudiodowego oraz w układzie mostka Graetza a
także podwajaczy napięcia: symetrycznego i niesymetrycznego.
Podstawy teoretyczne
Wstęp teoretyczny do ćwiczenia znajduje się w skrypcie  Laboratorium Elektroniki
II , Rozdział: Ćwiczenie 1:  Układy prostownicze . Jest to praca zbiorowa pod
redakcją Stanisława Malzachera i Krzysztofa Zioło, dostępna w kilku wydaniach
(skrypt nr 2008, 2212 lub 2323). Przed zajęciami student powinien zapoznać się ze
wspomnianym materiałem dydaktycznym.
Stanowisko laboratoryjne
Podstawowym elementem stanowiska laboratoryjnego jest dedykowany model,
zaprojektowany i wykonany w Instytucie Elektroniki Politechniki Śląskiej. Model ten
zawiera wszystkie elementy niezbędne do budowy układów omówionych w tejże
instrukcji. Na rysunku 1 przedstawiono wygląd płyty czołowej. Wyprowadzenia
poszczególnych elementów dostępne są w postaci gniazd bananowych,
umieszczonych przy danym symbolu. Połączeń pomiędzy punktami układu
dokonujemy za pomocą dostępnych na każdym stanowisku przewodów z wtykami
bananowymi. W celu zestawienia pełnego układu pomiarowego do wyznaczania
charakterystyk statycznych, konieczne jest również dołączenie zewnętrznych
mierników, tj. amperomierza i woltomierza, do zacisków opisanych symbolem
danego przyrządu. W celu zmiany wartości prądu obciążenia należy dołączyć do
zacisków  Robc. znajdujące się w modelu obciążenie rezystancyjne, które
zrealizowano w postaci szeregowo połączonych potencjometrów i rezystorów. W
zależności od wymaganego zakresu zmian prądu, dokonujemy wyboru pomiędzy
potencjometrem 470 &! lub 4.7 k&!. Możliwe jest także stosowanie połączonych
szeregowo potencjometrów i rezystorów 4.7 k&! do uzyskania dużej wartości
rezystancji.
Program ćwiczenia przewiduje również obserwację przebiegów napięcia i
prądu w układzie za pomocą oscyloskopu. Należy jednak zaznaczyć, iż prąd mierzony
jest w sposób pośredni, tj. jako spadek napięcia na szeregowo włączonych rezystorach
o wartości 1 &!. Pomiary oscyloskopem należy wykonywać korzystając tylko z
jednego kanału wejściowego (oba kanały mają wspólną  masę , co ogranicza
możliwość obserwacji dowolnych dwóch przebiegów czasowych i przy
nieumiejętnym korzystaniu może prowadzić do zwarć w układzie). Prawie wszystkie
pomiary i obserwacje należy przeprowadzać w trybie DC (stałoprądowym)
oscyloskopu przy wyłączonej ciągłej regulacji wzmocnienia toru pomiarowego (lub 
zależnie od modelu oscyloskopu  przy ustawionym potencjometrze ciągłej regulacji
wzmocnienia w pozycji  calibrated ). Tryb DC zapewnia możliwość prawidłowego
odniesiena obserwowanego przebiegu do poziomu zera  należy zawsze odnotować
ten poziom zerowy przebiegu. Trybu AC (z odciętą składową stałą) można uzywać
tylko do pomiaru i obserwacji niewielkich tętnień odfiltrowanego napięcia stałego na
rezystorze obciążenia.
2
Rys. 1. Wygląd płyty czołowej modelu laboratoryjnego.
Program ćwiczenia
1. Pomiar amplitudy napięcia wtórnego transformatora
" Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu amplitudę napięcia wtórnego transformatora
(U2MAX) . Zwrócić uwagę na zniekształcenia napięcia sieciowego.
W sprawozdaniu:
" Obliczyć wartość skuteczną napięcia wyjściowego transformatora, zakładając, że
jest ono idealną sinusoidą. Wskazać przyczynę zaobserwowanych zniekształceń
napięcia sieciowego.
2. Prostownik półokresowy z obciążeniem rezystancyjnym (obowiązkowe)
" Połączyć układ prostownika półokresowego (Rys. 2)
Rys. 2. Prostownik półokresowy z obciążeniem rezystancyjnym.
3
" Zaobserwować na oscyloskopie (w trybie DC, uprzednio sprawdzając poziom zera
na ekranie oscyloskopu) następujące przebiegi czasowe dla jednej wartości prądu
obciążenia (np. 50mA): napięcie na obciążeniu rezystancyjnym uR(t), napięcie na
diodzie uD(t) oraz prąd diody iD(t)  wykorzystując do tego celu połączony
szeregowo z diodą rezystor 1&!. Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu amplitudę
napięcia uR(t) oraz maksymalne napięcie wsteczne występujące na diodzie
UDWmax. Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) wartość napięcia UR.
" Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) charakterystykę wyjściową UR = f(IR)
prostownika dla prądu IR z zakresu 1-200mA (około 6-10 pomiarów, amperomierz
w trybie DC). Zmierzyć woltomierzem w trybie AC składową zmienną napięcia
na rezystancji obciążenia dla tych samych wartości prądu IR z zakresu 1-200mA
(około 6-10 pomiarów, amperomierz w trybie DC).
W sprawozdaniu:
" Zamieścić zaobserwowane przebiegi czasowe i omówić je porównując z
przebiegami teoretycznymi
UWAGA: Przebiegi czasowe można  przeszkicować z ekranu oscyloskopu lub
zrobić zdjęcie i zamieścić je w sprawozdaniu. Takie zamieszczone zdjęcie
przebiegu czasowego powinno mieć zaznaczoną linię  zerową  poziom zera
przebiegu.
" Mając wartość amplitudy napięcia uR(t) obliczyć wartość średnią oraz wartość
skuteczną napięcia UR i porównać te wartości ze wskazaniem woltomierza.
" Narysować charakterystykę wyjściową UR = f(IR) prostownika półokresowego
aproksymując uzyskane punkty pomiarowe. Wyznaczyć rezystancję wewnętrzną
prostownika (jako z
ródła napięcia o uzyskanej charakterystyce wyjściowej).
UWAGA: charakterystyki wyjściowe wszystkich badanych układów należy
zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
" Narysować charakterystykę składowej zmiennej (mówiącej o wielkości tętnień)
napięcia wyjściowego UR AC = f(IR) prostownika półokresowego. UWAGA:
charakterystyki składowej zmiennej napięcia wyjściowego wszystkich badanych
układów należy zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
3. Prostownik pełnookresowy z obciążeniem rezystancyjnym (obowiązkowe)
" Połączyć układ prostownika pełnookresowego (Rys. 3). Przyrządy pomiarowe
oraz rezystancja obciążenia jak na Rys. 2.
" Zaobserwować na oscyloskopie (w trybie DC, uprzednio sprawdzając poziom zera
na ekranie oscyloskopu) następujące przebiegi czasowe dla jednej wartości prądu
obciążenia (np. 50mA): napięcie na obciążeniu rezystancyjnym uR(t), napięcie na
jednej z diod uD(t) oraz prąd wybranej diody iD(t)  wykorzystując do tego celu
połączony szeregowo z diodą rezystor 1&!. Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu
amplitudę napięcia uR(t) oraz maksymalne napięcie wsteczne występujące na
wybranej diodzie UDWmax. Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) wartość napięcia
UR. Uwaga: zwrócić uwagę na przerwę przepływu prądu w okolicy zera 
zmierzyć czas tej przerwy.
" Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) charakterystykę wyjściową UR = f(IR)
prostownika dla prądu IR z zakresu 1-200mA (około 6-10 pomiarów, amperomierz
4
w trybie DC). Zmierzyć woltomierzem w trybie AC składową zmienną napięcia
na rezystancji obciążenia dla tych samych wartości prądu IR z zakresu 1-200mA
(około 6-10 pomiarów, amperomierz w trybie DC).
D1
U2
z2
U1
230 VAC
50 Hz
z1
U2
z2 D2
Rys. 3. Prostownik pełnookresowy z obciążeniem rezystancyjnym.
W sprawozdaniu:
" Zamieścić zaobserwowane przebiegi czasowe i omówić je porównując z
przebiegami teoretycznymi
" Mając wartość amplitudy napięcia uR(t) obliczyć wartość średnią oraz wartość
skuteczną napięcia UR i porównać te wartości ze wskazaniem woltomierza.
" Narysować charakterystykę wyjściową UR = f(IR) prostownika pełnookresowego
aproksymując uzyskane punkty pomiarowe. Wyznaczyć rezystancję wewnętrzną
prostownika (jako z
ródła napięcia o uzyskanej charakterystyce wyjściowej).
UWAGA: charakterystyki wyjściowe wszystkich badanych układów należy
zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
" Narysować charakterystykę składowej zmiennej (mówiącej o wielkości tętnień)
napięcia wyjściowego UR AC = f(IR) prostownika pełnookresowego. UWAGA:
charakterystyki składowej zmiennej napięcia wyjściowego wszystkich badanych
układów należy zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
4. Prostownik mostkowy z obciążeniem rezystancyjnym (dodatkowe)
" Połączyć układ prostownika mostkowego (Rys. 4). Przyrządy pomiarowe oraz
rezystancja obciążenia jak na Rys. 2.
" Zaobserwować na oscyloskopie (w trybie DC, uprzednio sprawdzając poziom zera
na ekranie oscyloskopu) następujące przebiegi czasowe dla jednej wartości prądu
obciążenia (np. 50mA): napięcie na obciążeniu rezystancyjnym uR(t), napięcie na
jednej z diod uD(t) oraz prąd wybranej diody iD(t)  wykorzystując do tego celu
połączony szeregowo z diodą rezystor 1&!. Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu
amplitudę napięcia uR(t) oraz maksymalne napięcie wsteczne występujące na
5
wybranej diodzie UDWmax. Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) wartość napięcia
UR. Uwaga: zwrócić uwagę na większy niż w przypadku prostownika
pełnookresowego czas trwania przerwy przepływu prądu w okolicy zera 
zmierzyć czas tej przerwy.
" Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) charakterystykę wyjściową UR = f(IR)
prostownika dla prądu IR z zakresu 1-200mA (około 6-10 pomiarów, amperomierz
w trybie DC). Zmierzyć woltomierzem w trybie AC składową zmienną napięcia
na rezystancji obciążenia dla tych samych wartości prądu IR z zakresu 1-200mA
(około 6-10 pomiarów, amperomierz w trybie DC).
D1
D3
U1
u2
230 V
50 Hz
D2 D4
z1 z2
Rys. 4. Prostownik mostkowy z obciążeniem rezystancyjnym.
W sprawozdaniu:
" Zamieścić zaobserwowane przebiegi czasowe i omówić je porównując z
przebiegami teoretycznymi
" Mając wartość amplitudy napięcia uR(t) obliczyć wartość średnią oraz wartość
skuteczną napięcia UR i porównać te wartości ze wskazaniem woltomierza.
" Narysować charakterystykę wyjściową UR = f(IR) prostownika mostkowego
aproksymując uzyskane punkty pomiarowe. Wyznaczyć rezystancję wewnętrzną
prostownika (jako z
ródła napięcia o uzyskanej charakterystyce wyjściowej).
UWAGA: charakterystyki wyjściowe wszystkich badanych układów należy
zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
" Narysować charakterystykę składowej zmiennej (mówiącej o wielkości tętnień)
napięcia wyjściowego UR AC = f(IR) prostownika mostkowego. UWAGA:
charakterystyki składowej zmiennej napięcia wyjściowego wszystkich badanych
układów należy zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
5. Niesymetryczny podwajacz napięcia (obowiązkowe)
" Połączyć układ niesymetrycznego podwajacza napięcia (Rys. 5). Przyrządy
pomiarowe oraz rezystancja obciążenia jak na Rys. 2.
" Zaobserwować na oscyloskopie (w trybie DC, uprzednio sprawdzając poziom zera
na ekranie oscyloskopu) następujące przebiegi czasowe dla dwóch wartości prądu
obciążenia (np. 3mA oraz 30mA): napięcie na obciążeniu rezystancyjnym uR(t),
napięcie na obu diodach oraz prądy obu diod. Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu
6
maksymalne napięcie wsteczne obu diod. Ponadto w trybie AC oscyloskopu
zaobserwować (dla obu wartości prądu obciążenia) tętnienia napięcia
wyjściowego UR oraz zmierzyć amplitudę tych tętnień.
" Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) charakterystykę wyjściową UR = f(IR)
podwajacza dla prądu IR z zakresu 1-30mA (około 5 pomiarów, amperomierz w
trybie DC). Zmierzyć woltomierzem w trybie AC składową zmienną napięcia na
rezystancji obciążenia dla tych samych wartości prądu IR z zakresu 1-30mA
(około 5 pomiarów, amperomierz w trybie DC).
C1
U1 D1
230 V
u2
50 Hz
D2
z1 z2
C2
+
RL
uWY
Rys. 5. Niesymetryczny podwajacz napięcia.
W sprawozdaniu:
" Zamieścić zaobserwowane przebiegi czasowe i omówić je porównując z
przebiegami teoretycznymi
" Narysować charakterystykę wyjściową UR = f(IR) podwajacza aproksymując
uzyskane punkty pomiarowe. Wyznaczyć rezystancję wewnętrzną podwajacza
(jako z
ródła napięcia o uzyskanej charakterystyce wyjściowej). UWAGA:
charakterystyki wyjściowe wszystkich badanych układów należy zamieścić na
jednym wspólnym wykresie.
" Narysować charakterystykę składowej zmiennej (mówiącej o wielkości tętnień)
napięcia wyjściowego UR AC = f(IR) podwajacza. UWAGA: charakterystyki
składowej zmiennej napięcia wyjściowego wszystkich badanych układów należy
zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
6. Symetryczny podwajacz napięcia (dodatkowe)
" Połączyć układ symetrycznego podwajacza napięcia (Rys. 6). Przyrządy
pomiarowe oraz rezystancja obciążenia jak na Rys. 2.
" Zaobserwować na oscyloskopie (w trybie DC, uprzednio sprawdzając poziom zera
na ekranie oscyloskopu) następujące przebiegi czasowe dla dwóch wartości prądu
7
obciążenia (np. 3mA oraz 30mA): napięcie na obciążeniu rezystancyjnym uR(t),
napięcie na obu diodach oraz prądy obu diod. Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu
maksymalne napięcie wsteczne obu diod. Ponadto w trybie AC oscyloskopu
zaobserwować (dla obu wartości prądu obciążenia) tętnienia napięcia
wyjściowego UR oraz zmierzyć amplitudę tych tętnień.
" Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) charakterystykę wyjściową UR = f(IR)
podwajacza dla prądu IR z zakresu 1-30mA (około 5 pomiarów, amperomierz w
trybie DC). Zmierzyć woltomierzem w trybie AC składową zmienną napięcia na
rezystancji obciążenia dla tych samych wartości prądu IR z zakresu 1-30mA
(około 5 pomiarów, amperomierz w trybie DC).
iL +
iTR
D1
C1 uWY
U1
RL
230 V
u2
50 Hz
D2 iC1
z1 z2
C2
iC2
-
Rys. 5. Symetryczny podwajacz napięcia.
W sprawozdaniu:
" Zamieścić zaobserwowane przebiegi czasowe i omówić je porównując z
przebiegami teoretycznymi
" Narysować charakterystykę wyjściową UR = f(IR) podwajacza aproksymując
uzyskane punkty pomiarowe. Wyznaczyć rezystancję wewnętrzną podwajacza
(jako z
ródła napięcia o uzyskanej charakterystyce wyjściowej). UWAGA:
charakterystyki wyjściowe wszystkich badanych układów należy zamieścić na
jednym wspólnym wykresie.
" Narysować charakterystykę składowej zmiennej (mówiącej o wielkości tętnień)
napięcia wyjściowego UR AC = f(IR) podwajacza. UWAGA: charakterystyki
składowej zmiennej napięcia wyjściowego wszystkich badanych układów należy
zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
7. Prostownik pełnookresowy z obciążeniem typu RC (obowiązkowe)
" Połączyć układ prostownika pełnookresowego z filtrem wygładzającym 
kondensatorem podłączonym równolegle do obciążenia (Rys. 6).
" Zaobserwować na oscyloskopie (w trybie DC, uprzednio sprawdzając poziom zera
na ekranie oscyloskopu) następujące przebiegi czasowe dla dwóch wartości prądu
8
obciążenia (np. 10mA oraz 100mA): napięcie na obciążeniu rezystancyjnym uR(t),
napięcie na jednej z diod uD(t), prąd wybranej diody iD(t) oraz prąd kondensatora
iC(t). Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu napięcie wsteczne występujące na
wybranej diodzie UDWmax. Zaobserwować różnice występujące w przebiegach
przy zmianie prądu obciążenia. Odłączyć jedną z diod i zaobserwować jak
zmieniają się przebiegi czasowe.
" Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) charakterystykę wyjściową UR = f(IR)
prostownika dla prądu IR z zakresu 1-200mA (około 6-10 pomiarów, amperomierz
w trybie DC). Zmierzyć woltomierzem w trybie AC składową zmienną napięcia
na rezystancji obciążenia dla tych samych wartości prądu IR z zakresu 1-200mA
(około 6-10 pomiarów, amperomierz w trybie DC).
L
L L
C
C
C1 C2
Rys. 6. Prostownik pełnookresowy z filtrem wygładzającym.
W sprawozdaniu:
" Zamieścić zaobserwowane przebiegi czasowe i omówić je porównując z
przebiegami teoretycznymi. Zauważyć, że prąd z transformatora nie jest pobierany
w sposób ciągły. Uzasadnić zmiany wartości tętnień napięcia wyjściowego ze
zmianą prądu obciążenia.
" Narysować charakterystykę wyjściową UR = f(IR) prostownika pełnookresowego z
obciążeniem RC aproksymując uzyskane punkty pomiarowe. Wyznaczyć
rezystancję wewnętrzną prostownika z filtrem wygładzającym (jako z
ródła
napięcia o uzyskanej charakterystyce wyjściowej). UWAGA: charakterystyki
9
wyjściowe wszystkich badanych układów należy zamieścić na jednym wspólnym
wykresie.
" Narysować charakterystykę składowej zmiennej (mówiącej o wielkości tętnień)
napięcia wyjściowego UR AC = f(IR) prostownika pełnookresowego. UWAGA:
charakterystyki składowej zmiennej napięcia wyjściowego wszystkich badanych
układów należy zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
8. Prostownik pełnookresowy z obciążeniem typu RL (obowiązkowe)
" Połączyć układ prostownika pełnokresowego z filtrem wygładzającym  dużą
indukcyjnością (dławikiem) podłączonym szeregowo do obciążenia (Rys. 6).
" Zaobserwować na oscyloskopie (w trybie DC, uprzednio sprawdzając poziom zera
na ekranie oscyloskopu) następujące przebiegi czasowe dla dwóch wartości prądu
obciążenia (np. 50mA oraz 200mA): napięcie na obciążeniu rezystancyjnym uR(t),
napięcie na dławiku uL(t), napięcie na jednej z diod uD(t), prąd wybranej diody
iD(t). Zmierzyć przy pomocy oscyloskopu napięcie wsteczne występujące na
wybranej diodzie UDWmax. Zaobserwować różnice występujące w przebiegach
przy zmianie prądu obciążenia. Odłączyć jedną z diod i zaobserwować jak
zmieniają się przebiegi czasowe.
" Zmierzyć woltomierzem (tryb DC) charakterystykę wyjściową UR = f(IR)
prostownika dla prądu IR z zakresu 1-200mA (około 6-10 pomiarów, amperomierz
w trybie DC). Zmierzyć woltomierzem w trybie AC składową zmienną napięcia
na rezystancji obciążenia dla tych samych wartości prądu IR z zakresu 1-200mA
(około 6-10 pomiarów, amperomierz w trybie DC).
W sprawozdaniu:
" Zamieścić zaobserwowane przebiegi czasowe i omówić je porównując z
przebiegami teoretycznymi. Zauważyć, że prąd pobierany z transformatora jest w
sposób ciągły. Uzasadnić zmiany wartości tętnień napięcia wyjściowego ze
zmianą prądu obciążenia.
" Narysować charakterystykę wyjściową UR = f(IR) prostownika pełnookresowego z
obciążeniem RL aproksymując uzyskane punkty pomiarowe. Wyznaczyć
rezystancję wewnętrzną prostownika z filtrem wygładzającym (jako z
ródła
napięcia o uzyskanej charakterystyce wyjściowej). UWAGA: charakterystyki
wyjściowe wszystkich badanych układów należy zamieścić na jednym wspólnym
wykresie.
" Narysować charakterystykę składowej zmiennej (mówiącej o wielkości tętnień)
napięcia wyjściowego UR AC = f(IR) prostownika pełnookresowego. UWAGA:
charakterystyki składowej zmiennej napięcia wyjściowego wszystkich badanych
układów należy zamieścić na jednym wspólnym wykresie.
7. Prostownik pełnookresowy z innymi filtrami wygładzającymi (dodatkowe)
" Połączyć układ prostownika pełnookresowego z innymi filtrami wygładzającymi
(Rys. 6).
" Dla dwóch wartości prądu obciążenia (np. 20mA oraz 200mA) zaobserwować na
oscyloskopie przebieg napięcia na obciążeniu rezystancyjnym uR(t) w trybie DC
10
(mierząc wartość średnią tego napięcia) oraz w trybie AC (mierząc wartość
międzyszczytową tętnień. Dokonać też dwóch pomiarów woltomierzem (w
trybach DC oraz AC) dla obu prądów obciążenia.
" Powtórzyć pomiary dla pozostałych konfiguracji filtrów wygładzających.
W sprawozdaniu:
" Wyliczyć i porównać wartości współczynnika tętnień zdefiniowanego jako
stosunek wartości międzyszczytowej tętnień do wartości średniej napięcia
wyjściowego.
11