无线电小组的同学们完成了整流滤波电路（图1）的制作，经过测试，给半导体收音机供电，效果很不错。接着，老师对大家提出的问题进行了答疑，并与同学们一起展开了讨论。
学生：“整流”是利用二极管的单方向导电特性，把方向来回变化的交流电变换成单一方向的直流电，如果就用一只二极管，能不能构成整流电路呢？
老师：用一只二极管可以组成最简单的整流电路，见图2。大家知道，我们日常所用的交流电，是由电力网供给的220V、50Hz的正弦波交流电，用U1表示，为了适应负载需要的低电压，就要利用电源变压器T把U1变换成U2。在U2的正半周，变压器副边A端为正、B端为负，二极管VD承受正向电压而导通，负载R\(_{L}\)两端得到了U2的正半周；当U2变为负半周时，变压器副边A端为负、B端为正，二极管VD承受反向电压而截止，负载RL上没有电流，电压也等于零。这种整流电路只利用了交流电波形的一半，另一半白白地“浪费”了，所以称它为“半波整流”。
学生：这么说负载两端的电压U\(_{L}\)等于交流电压U2的一半了？
老师：半波整流电路中U\(_{L}\)和U2的关系需要给大家讲清楚。大家已经注意到，负载两端的电压UL不是平滑的直流电压，它的大小时时刻刻在变化着，我们管它叫“脉动直流电压”。用万用表的直流电压挡可以测出U\(_{L}\)的大小，叫做脉动直流电压的平均值。根据理论分析，半波整流电路负载上脉动直流电压的平均值UL，在数值上等于变压器副边交流电压U2的45％，也就是U\(_{L}\)=0.45U2。半波整流电路整流效率很低，输出电压脉动度很大，在电源电路中很少应用。
学生：今天制作的用4只二极管组成的整流电路，我们还是看不明白，您能讲讲它的工作原理吗？
老师：好。大家看示教板（图1）。当交流电压U2出现正半周时，A端为正、B端为负，也就是A端为高电位，B端为低电位，电流总是从高电位点流向低电位点的，所以我们以A端出发，到1点时，有VD1、VD4两条支路，由于VD4的阴极连着高电位的A端，所以VD4截止，VD1导通，电流通过VD1到了2点，电流不可能由VD2的阴极流向阳极，所以VD2不通，若不考虑电容C的存在，则电流只能流向负载R\(_{L}\)，经RL流到4点，并通过VD3流向B端。
学生：老师，在4点连接着VD3、VD4两个二极管的阳极，这两个二极管不是都能导通吗？
老师：问题提得好。同学们一定要记住，分析电路要抓住电路中最高电位点和最低电位点，这样才能找出正确的电流流通路径。这里，A端电位最高，B端电位最低，所以电流不可能由4点经过VD4流向高电位的A端，VD4是处于截止状态的，正如同河水不可能从下游向上游流动一样。大家明白了吗？
同学：明白啦！
老师：现在你给大家分析一下U2负半周时电流的流通情况。
同学：交流电压U2为负半周时，应该是B端为最高电位点，A端为最低电位点。电流从B端出发，在3点处VD2导通、VD3截止，电流通过VD2到了2点，因为VD1截止，电流只能流向负载R\(_{L}\)，经过RL流到4点，在4点VD3截止、VD4导通，电流经过VD4流回最低电位点A端。
老师：你分析得很正确。为了使大家看得更清楚，我们把处于导通状态的二极管近似看成接通的开关，把处于截止状态的二极管近似看成断开的开关，画出图来（图3），电流在U2正半周和负半周的流通路径也就一目了然了。从电路图上大家可以看到，U2的正半周和负半周期间都有电流流过负载，而且它们的方向都是从C端流向D端，这不就把方向交替变化的交流电更换成单一方向的直流电了吗！由于这种整流电路把交流电的正、负两个半周全部利用了起来，所以管它叫“全波整流电路”。
同学：全波整流电路的输出电压U2是不是等于半波整流输出电压的一倍呢？
老师：对。全波整流电路负载上脉动直流电压的平均值U\(_{L}\)，在数值上等于交流电压U2的90％，就是UL=0.9U2，比半波整流提高了一倍，电压的脉动度也大大减小了。
同学：为什么整流电路的输出端需要并联一个电容器呢？
老师：大家知道，整流电路输出的是脉动直流电压，假如直接用它给半导体收音机供电，扬声器里放出的是“嗡、嗡”的交流声，把有用的电信号全给淹没了。在整流电路输出端并联一个电容器C（图1），可以对脉动直流电压起到一种平滑作用，所以称它为“平滑滤波器”。
同学：您能给我们详细讲讲电容滤波电路的工作原理吗？
老师：好的。我先问问你们，电容器在电路中的主要作用是什么呢？
同学：充电和放电。
老师：对。平滑滤波也是利用电容器的充电作用和放电作用。需要注意的是，电容器两端的电压由低变高时，电容器进行充电；电容器两端的电压由高变低时，电容器进行放电。现在我们以半波整流电路（图4a）为例，说明电容滤波的工作原理。画出脉动直流电压U\(_{L}\)的波形图（图4－b）。在U2正半周时，二极管VD导通，流过二极管的电流有一部分流入负载RL，另一部分对电容器C充电，由于充电回路电阻很小，电容器两端的电压Uc差不多跟随U2同时到达最大值，此后U2以最大值向零值减小，出现了U2小于Uc的情况，二极管VD承受反向电压而截止，于是电容器C通过负载R\(_{L}\)放电。一般RL取用的工作电流很小，所以电容器放电十分缓慢，Uc的减小也十分缓慢。由于U\(_{L}\)=UC，负载上的电压变化也就十分缓慢。在U2负半周期间，VD依然截止，电容器的放电电流继续流过负载，因此输出电压不再是零。下一个周期到来，U2又由零值向最大值上升，当U2大于U\(_{C}\)时，VD导通，电容器又被充电到U2的最大值。如此周而复始，负载上的电压就会变得比较平滑，就像图上粗线条所示的波形一样。
同学：我的理解是，滤波电容器如同一个水库，在雨季水多时蓄满水，等到少雨干旱时节再向河渠中放水，保持河渠水流持续不断，您说这个比喻正确吗？
老师：很好，你的想像力很丰富。这个比喻可以帮助初学者大体上认识电容滤波器的作用。
同学：那么滤波电容器的电容量是不是越大越好呢？
老师：直流电源配用的滤波电容器都是电容量比较大的电解电容器。电容量越大，平滑滤波的效果越好。值得注意的是，电容器的充电电流都是流过二极管的，电容量越大，起始充电电流也越大，这个起始充电电流比流过二极管的正常工作电流要大许多倍，人们称它为“浪涌电流”。如果浪涌电流超过二极管所能耐受的最大瞬时电流值，就可能烧坏二极管。
同学：滤波电容器的电容量选多大比较合适呢？
老师：滤波电容器电容量的大小主要根据负载电流大小来选择，可以通过计算求得合适的电容量。如果负载电流不大，可以按照这样的范围（见附表）来选择，请大家记下来。
同学：从波形图（图4）来看，加上滤波电容器，负载上的直流电压好像提高了。
老师：是啊！靠着电容器的平滑作用，使电压波动大大减小了，相应地脉动直流电压的平均值也就显著提高了。
同学：怎么估算整流滤波电路的输出电压呢？
老师：对半波整流电路来说，接入了滤波电容器后，空载时输出直流电压U\(_{L}\)与交流电压U2近似相等（UL≈U2）；对全波整流电路，接上滤波电容器后，空载时U\(_{L}\)可以上升到等于U2的1.2倍左右（UL≈1.2U2）。由此可见，电容滤波电路不仅使输出电压变得平滑，还提高了输出电压呢。(宋东生)