Сглаживающие фильтры

Активный сглаживающий фильтр 
Из-за выше перечисленных недостатков пассивных сглаживающих фильтров 
нашли широкое распространение при небольших выходных мощностях 
активные фильтры. К их 
достоинствам
относят: 

высокие качественные и энергетические показатели;

широкий диапазон частот;

простота конструкции;

малая зависимость коэффициента сглаживания от изменений тока 
нагрузки;

малые магнитные поля из-за отсутствия индуктивности в схеме 
фильтра;

отсутствие опасных режимов при возникновении переходного 
процесса, т.к. нет перенапряжения при “сбросе” тока нагрузки.
К 
недостаткам
схемы можно отнести: снижение к.п.д. устройства при 
увеличении тока нагрузки из-за увеличения потерь на транзисторе; 
необходимость защиты транзистора в переходных режимах. 
В активных фильтрах последовательно или параллельно включается 
регулирующий транзистор, выполняющий роль дросселя или резистора в 
раннее рассматриваемых фильтрах. Принцип действия активных фильтров 
основан на свойстве транзистора создавать различные сопротивления для 
переменного и постоянного токов. Характерны два способа построения 

---

фильтров. Первый способ состоит
в том, что транзистор включается по схеме 
с общим коллектором. 
Ток коллектора I
К
в схеме фильтра ОК мало зависит от величины 
приложенного к переходу коллектор- эмиттер напряжения U
К
при 
постоянном значении тока базы. На рисунке приведены графики зависимости 
I
К
= f (U
К
) при I
б
= const. 
Если провести на графике нагрузочную прямую (U
К
= U
ВХ
при I
КО
= 0 и I
К 
= 
U
ВХ
/ R
Н 
при U
К
= 0 ) и выбрать на ней рабочую точку А { U
К0
, I
КО
}, то 
сопротивление транзистора переменой составляющей тока в точке А будет 
много больше его сопротивления постоянному току R
С
= U
К0
/ I
КО
. 
Соответственно переменная составляющая выпрямленного напряжения 
U
В.ПЕР.
на входе фильтра вызывает небольшие изменения тока коллектора I
К
при условии, что ток базы I
б
= const. Переменная составляющая напряжения 
на выходе фильтра ОК U
ВЫХ.ПЕР.
= I
К
R
Н 
получается значительно ослабленной 
по сравнению с U
В.ПЕР. 
Чтобы обеспечить постоянство тока базы транзистора, 
в цепь базы включают конденсатор, и резистор такой величины при которой 
постоянная времени цепи 
была бы много больше периода 
пульсаций выпрямленного напряжения. 

---

Таким образом, сглаживание пульсаций в фильтре ОК обеспечивается RC 
фильтром в базовой цепи, а транзистор VT предназначен для усиления 
сигнала по мощности (эмиттерный повторитель!). Резистор R задаёт режим 
работы транзистора по постоянному току, устанавливая ток базы. 
Второй способ построения активного фильтра состоит в том, что транзистор 
включается по схеме с общей базой: 
Фильтры этого типа применяются лишь в тех случаях, когда ток нагрузки 
остается постоянным. Режим работы транзистора по постоянному току 
определяется величиной R
б
, а сглаживающее действие – постоянной времени 
цепочки R
1
C
1
. Эта цепь стабилизирует ток эмиттера, если R
1
C
1 
>> T
n
, где T
n
– 
период пульсации. В этом режиме транзистор обладает большим 
дифференциальным сопротивлением и малым статическим, что эквивалентно 
дросселю в LC–фильтрах. В связи с тем, что у данной схемы выходное 
сопротивление имеет большую величину, для его снижения на выходе 
фильтра ставится конденсатор С
н
. 

---

Принцип действия этого фильтра основан на компенсации переменной 
составляющей входного напряжения за счет падения напряжения на 
резисторе R при протекании по нему тока эммитера транзистора. 
Для повышения показателей качества активных фильтров в них применяются 
составные транзисторы, многозвенные RC-цепочки в цепи базы, а также 
токостабилизирующие двухполюсники. 
Коэффициент сглаживания
q схемы рассчитывается так же, как в RC 
пассивном фильтре: 
Контрольные вопросы 
1. Какие схемы пассивных сглаживающих фильтров вы знаете?
2. Поясните зависимость коэффициента сглаживания от тока нагрузки (S 
= f ( I 2 ) ) для активно-индуктивного фильтра.
3. Поясните зависимость коэффициента сглаживания от тока нагрузки (S 
= f ( I 2 ) ) для активно-емкостного фильтра.
4. Во сколько раз измениться сглаживающее действие LC фильтра, если 
величина L и C возрастут в 2 раза, а частота пульсаций уменьшится в 2 
раза?
5. Что является причиной перенапряжения, возникающего в активно-
индуктивном сглаживающем фильтре?