"Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки "
Кафедра захисту інформації
РЕФЕРАТ
на тему:
В« згладжуються ФІЛЬТРИ В»
МІНСЬК, 2009
згладжувати вважають фільтри, пропускають з малим ослабленням постійну складову і з великим ослабленням змінну складову.
Якість згладжуючого фільтра (СФ) характеризується наступними величинами:
(1)
(2)
Коефіцієнт згладжування:
(3)
Коефіцієнт згладжування враховує придушення пульсацій і передачу постійної складової U.
Для пристроїв, безперешкодно передавальних постійну складову, коефіцієнт згладжування - це поділ пульсацій між навантаженням і фільтром (при цьому вважається, що).
- коефіцієнт розподілу (4)
При розрахунку коефіцієнта згладжування застосовуються різні визначення коефіцієнта пульсацій. Інтенсивність пульсації оцінюють різними способами - обчислюють:
- діюче значення U;
- амплітуду;
- значення;
(5)
За частотному складу розрізняють:
- низькочастотну пульсацію (<300Гц)
- високочастотну пульсацію (> 300Гц).
Застосовуються різноманітні фільтри:
1) за принципом дії:
а) пасивні
б) активні
2) по мірі складності:
а) прості (Однозвенную)
б) складні (Багатоланкові або резонансні);
3) по виду елементів:
<p> а) LC-фільтри
б) RC-фільтри.
При проектуванні фільтрів як і при проектуванні інших електронних систем і пристроїв використовуються загальносистемні критерії оптимальності:
- мінімальна вартість;
- мінімальна маса;
- мінімальні габарити;
Мінімізація зводиться до мінімізації сумарної ємності й індуктивності.
Пасивні сглаживающие фільтри
Будується на індуктивностях, ємностях, поєднаннях активних опорів і ємностей.
L-фільтри
Найпростіший пасивний фільтр: L-фільтр.
Для нього справедливі наступні співвідношення:
(6)
(7)
(8)
(9)
С-фільтр
Малюнок 1
Для нього справедливі наступні співвідношення:
(10)
(11)
(12)
(13)
З формули (13) випливає, що С-фільтр ефективний у випрямлячах з малою кількістю m імпульсів за період випрямленої напруги і в пристроях з малим струмом навантаження, т.ч. область застосування З-фільтра протилежна застосуванню L-фільтра.
При необхідності досягнення підвищеного коефіцієнта згладжування, застосовують LC-фільтри.
LС-фільтри.
LC-фільтри можуть бути:
- однозвенную;
- Г-подібні;
- П-образні;
- багатоланкові;
Малюнок 2
Для Г-подібних фільтрів:
(14)
В даному випадку, в відміну від випадку використання L-або C-фільтрів по заданому коефіцієнту згладжування безпосередньо розрахувати необхідні значення L і C, користуючись формулою для не вдається, але може бути визначено таке:
(15)
П-образні LC-фільтри можна розглядати як послідовність включення простого С-фільтра і Г-образного LC-фільтра.
(16)
Для багатоланкового LC-фільтра:
(17)
У теорії фільтрів показано, що якщо зафіксовано дозволене значення сумарної індуктивності і сумарної ємності фільтра, то максимальне значення коефіцієнта згладжування в багатоланкових фільтрів досягається при однакових індуктивностях і ємностях в кожній ланці.
Кількість ланок багатоланкових фільтрів вибирається виходячи з критерію оптимальності. Фільтри з мінімальною вартістю містять інша кількість ланок, ніж фільтри з мінімальними масою і габаритами.
Коефіцієнт згладжування можна підвищити, використовуючи резонансне явище і заснований на ньому LC-фільтр.
Резонансні LС-фільтри.
Малюнок 3
(18)
(19)
(20)
, (21)
де
Можлива схема з використанням послідовного резонансу (малюнок 4).
Малюнок 4
(22)
(23)
Використання резонансних LC-фільтрів дозволяє в 2-3 рази збільшити коефіцієнт згладжування проти LC-фільтрів з порівняльними витратами.
Однак резонансні фільтри складні в налаштуванні і можуть засмутиться через старіння елементів, за рахунок зміни струму I підмагнічування дроселя.
З використанням реактивностей можуть бути побудовані і фільтри з компенсацією змінної складової.
Недоліки: значні маса і габарити, обумовлені в основному конструктивними особливостями L (дроселя). Тому в малопотужних випрямлячах зі слабким струмом навантаження широко застосовуються RC-фільтри.
RC згладжують фільтри.
а) б)
Малюнок 5
(24)
RC-фільтри в своєму схемний обрисі і аналітичному описі багато в чому подібні відповідним LC-фільтрам.
Переваги: ​​
-простота;
-малі габарити.
Недолік: неможливість використання в ланцюгах з великими струмами через неприпустимих падінь напруги на опорі фільтра, що діють при великих струмах навантаження.
Загальний недолік LC-та RC-фільтрів є складність отримання великих коефіцієнтів згладжування.
Значний коефіцієнт згладжування забезпечують активні згладжують фільтри.
Активні сглаживающие фільтри
Активні фільтри будуються з використанням електронних ламп по 2 схемам:
- з послідовним включенням регулювального елемента (РЕ);
- з паралельним включенням РЕ;
Розглянемо напівпровідникові варіанти таких фільтрів.
Транзисторний активний згладжує фільтр з послідовним увімкненням РЕ.
Робота фільтра заснована на те, що проміжок колектор-емітер має великий опір для змінного струму, або порівняно невелике для постійного, задаваемого робочої точкою (струмом бази). Для зменшення проникнення пульсації в керуючу мережу бази, фільтр R-бази З-фільтра можна ускладнити (додати с). Крім цього, замість VT можна використовувати схему РЕ, щоб зменшити струм I по опору.
(25)
Недолік: необхідність пропускання потужного струму навантаження через VT.
Даний недолік виключає VT-фільтр з паралельним включенням РЕ.
Транзисторний активний згладжує фільтр з паралельним включенням РЕ.
Малюнок 6
Схема з послідовним включенням (по відношенню до навантаження) VT пред'являє високі вимоги до пропускної здатності цього VT по струму. Крім того на VT розсіюється значна потужність, що знижує ККД пристрою.
У схемі з паралельним включенням VT, цей VT може бути малопотужним, але на додатковому опорі при великих струмах навантаження діє значне падіння напруги і втрати потужності.
Схема з паралельним включенням VT переважно в малопотужних пристроях і при імпульсному споживанні енергії.
Недолік: труднощі забезпечення значних потужностей.
У технічній електроніці в багатьох випадках потрібно регульовану вихідну напругу джерела живлення (Або струм). Крім того, через нестабільність (непостійності) напруги U первинного джерела живлення змінюється і U ІВЕП, що може виявитися для споживача неприйнятно. У цих випадках виявляється доцільним регулювати і стабілізувати U і I ІВЕП.
ЛІТЕРАТУРА
1. Іванов-Циганов А.І. Електротехнічні пристрої радіосистем: Підручник. - Вид. 3-е, перераб. і доп.-Мн: Вища школа, 200
2. Алексєєв О.В., Китаїв В.Є., Шіхін А.Я. Електричні пристрої/Под ред. А.Я.Шіхіна: Підручник. - М.: Енергоіздат, 200 - 336 с.
3. Березін О.К., Костіков В.Г., Шахно В.А. джерела електроживлення радіоелектронної апаратури. - М.: Три Л, 2000. - 400 с.
4. Шустов М.А. Практична схемотехніка. Джерела живлення і стабілізатори. Кн. 2. - М.: Альтекс а, 2002. -191 С.
