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?
Do'stlaringiz bilan baham: |