Фільтри, що згладжують у ланцюгах живлення радіоелектронних схем

Home Радіотехніка Фільтри, що згладжують у ланцюгах живлення радіоелектронних схем

Напруга на виході випрямляча не є строго постійним, воно пульсує, тобто змінюється з частотою 50 або 100 гц в якихось межах, зберігаючи свій знак. Таку пульсуючу напругу можна уявити, як суму двох напруг: постійної та змінної. Відношення амплітуди змінної складової до постійної складової називається коефіцієнтом пульсації р (виражається у відсотках).

Вихідний каскад високочутливого УНЧ – 0,001-0,002
Попередній каскад УНЧ, детектор – 0,01-0,05
УВЧ, УПЧ, перетворювач частоти – 0,02-0,1
Вихідний каскад УНЧ однотактний – 0,1-0,5
Вихідний каскад УНЧ двотактний – 0,5-2,0

Так як коефіцієнт пульсації напруги, що знімається з конденсатора випрямляча, має значно більшу величину, між випрямлячем і пристроєм, що живиться, включають згладжуючий фільтр, що включає реактивні елементи, опір яких постійному і змінному струму по-різному. Як такі елементи можуть використовуватися дроселі НЧ, конденсатори великої ємності, а також лампи та транзистори, включені за спеціальною схемою.

Згладжуючі властивості фільтра характеризуються коефіцієнтом згладжування Kс, що показує, скільки разів коефіцієнт пульсацій на виході фільтра менше, ніж на його вході: Kc=Po/P

Коефіцієнт пульсації на вході фільтра Po визначається при розрахунку випрямляча.

I.Г-подібний реостатно-ємнісний фільтр (рис. 1) Фільтр складається з резистора R1 і конденсатора Сф. Конденсатор C1, показаний на схемі штрихами, відноситься до випрямляча.

Для змінної складової випрямленого струму фільтр є дільникомнапруги, що зменшує змінну напругу тим більше, чим більше опір резистора R1 і ємність конденсатора Сф. Для постійного струму опір конденсатора великий, тому для постійної складової фільтр є опором, послідовно включеним з навантаженням.

Фільтр цього типу найбільш простий і дешевий, але для збільшення коефіцієнта згладжування Кс доводиться збільшувати опір резистора R1, при цьому зростають втрати постійної напруги та потужності на резисторі R1 і зменшується к.п.д. фільтра. Тому RC-фільтр застосовують у простих конструкціях, де к.п.д. може бути невеликий, при малих випрямлених струмах (до 20 мА) та у випадках, коли допустиме велике падіння напруги у фільтрі.

Добуток RC для однополуперіодного випрямляча визначають за формулою: R1 (Ом) - Cф (мкф) = 3000 Кс.

Для двонапівперіодного за формулою: R1 (Ом) x Сф (мкФ) = 1500 Кс.

Опір резистора R1 визначають за найбільшим допустимим падінням напруги на ньому. Потужність, що виділяється на резисторі, дорівнює: P (Вт) = R1 (Ом) Io 2 (mA) / 10 6

Якщо коефіцієнт згладжування фільтра недостатній, застосовують дволанковий фільтр (рис. 2), Так як при послідовному включенні ланок загальний коефіцієнт згладжування дорівнює добутку коефіцієнтів згладжування окремих ланок, формули набудуть вигляду: для однонапівперіодного випрямляча: R1 (Ом) x Сф (мкФ ) = 3000 √ Кс

для двонапівперіодного випрямляча: R1 (Ом) x Сф (мкФ) = 1500 √ Кс при R1=R2 і Сф1=Сф2=Сф.

ІІ.Г-подібний індуктивно-ємнісний фільтр (рис. 3)

Так як опір дроселя НЧ постійного струму мало, падіння напруги на ньому трохи і к.п.д. фільтра становить 80-90%.

Для підвищення коефіцієнтазгладжування може застосовуватися послідовне включення двох ланок (рис. 4), наприклад, для живлення мікрофонних підсилювачів.

Індуктивність дроселя та ємність конденсатора фільтра визначається за формулами: при однонапівперіодному випрямлячі та одній ланці:

L (гн) x Сф (мкФ) = 10 Кс

при двох ланках:

L (гн) x З ф (мкф) = 10 √ Кс

при двонапівперіодному випрямленні та одній ланці:

L (гн) x З ф (мкф) = 2.5 Кс

з двома ланками:

L (гн) x З ф (мкф) = 2.5 √ Кс

де L - індуктивність дроселів ДР 1 і ДР2.

lll.Фільтр із фільтр-пробкою (рис. 5)

Згладжуючу дію фільтра можна підвищити, якщо паралельно дроселю включити паперовий конденсатор С2, що утворює паралельно з дроселем контур, налаштований на частоту пульсації 50 або 100 гц. Місткість конденсатора підбирається дослідним шляхом за найменшим рівнем фону.

IV.Фільтр із транзистором

При протіканні пульсуючого струму через резистор R2 (рис. 6) напруга на резистори також пульсує. Змінна складова цієї напруги через конденсатор С2 виявляється прикладеною між емітером та базою транзистора T1. У моменти підвищення напруги на вході фільтра на базу транзистора подається позитивна напруга, внутрішній опір збільшується, в моменти зменшення напруги опір транзистора зменшується. Завдяки цьому напруга на навантаженні пульсує значно меншою мірою, ніж до фільтра.

Опір резистора R1 має бути таким, щоб робоча точка транзистора знаходилася в середині прямолінійної ділянки характеристики. Його можна підібрати експериментально при налагодженні фільтра. Опір резистора R2, щоб уникнути великого падіння напругина ньому береться близько 80-100 ом.

На рис. 7 показано іншу схему включення транзистора. Хоча коефіцієнт згладжування фільтра, зібраного за цією схемою, нижчий, але к.п.д. його вище, ніж у фільтра, зібраного за схемою рис. 6. Резистор R1 підбирається під час налагодження фільтра.

Якщо замість конденсатора С2 включити кремнієвий стабілітрон типу Д808 - Д811, напруга на виході фільтра буде не тільки згладжена, а й стабілізована.