Анти-алиасинг филтери и стабилизатори напона

Филтери за изглађивање су дизајнирани да смање таласање исправљеног напона. Изглађивање таласа се оцењује фактором изглађивања к.

Главни елементи филтера за изглађивање су кондензатори, индуктори и транзистори чији је отпор различит за једносмерну и наизменичну струју.

У зависности од типа филтерског елемента, разликују се капацитивни, индуктивни и електронски филтери. Према броју филтерских веза, филтери се деле на једновезне и вишевезне.

Капацитивни филтер је кондензатор великог капацитета који је повезан паралелно са отпорником оптерећења Рн. Кондензатор има висок ДЦ отпор и низак отпор наизменичне струје. Размотримо рад филтера на примеру полуталасног исправљачког кола (слика 1, а).

Слика 1-Монофазни полуталасни исправљач са капацитивним филтером: а) коло б) временски дијаграми рада

Када протиче позитиван полуталас у временском интервалу т0 — т1 (слика 2.63, б), струја оптерећења (струја диоде) и струја пуњења кондензатора тече.Кондензатор се пуни и у тренутку т1 напон у кондензатору прелази пад напона секундарног намотаја — диода се затвара и у временском интервалу т1 — т2 струја у оптерећењу се обезбеђује пражњењем кондензатора. Цхе. струја у оптерећењу тече стално, што значајно смањује таласање исправљеног напона.

Што је већи капацитет кондензатора Цф, то је мања побуда. Ово је одређено временом пражњења кондензатора — временском константом пражњења τ = СфРн. При τ> 10, коефицијент углађивања је одређен формулом к ​​= 2π фц м Цф Рн, где је фц фреквенција мреже, м је број полупериода исправљеног напона.

Препоручује се употреба капацитивног филтера са високоотпорним РХ отпорником оптерећења при малим снагама оптерећења.

Индуктивни филтер (пригушница) је повезан у серију са Рн (слика 3, а). Индуктивност има низак ДЦ отпор и висок отпор наизменичне струје. Изглађивање таласа се заснива на феномену самоиндукције, која у почетку спречава повећање струје, а затим је подржава њеним смањењем (сл. 2, б).

Слика 2-Монофазни полуталасни исправљач са индуктивним филтером: а) коло, б) временски дијаграми рада

Индуктивни филтери се користе у исправљачима средње и велике снаге, односно у исправљачима који раде са великим струјама оптерећења.

Коефицијент изглађивања одређује се формулом: к = 2π фс м Лф / Рн

Рад капацитивног и индуктивног филтера заснива се на чињеници да при току струје коју троши мрежа кондензатор и индуктор похрањују енергију, а када из мреже нема струје, или се она смањи, елементи дају искључивање ускладиштене енергије, одржавајући струју (напон) у оптерећењу.

Филтери са више спојева користе својства заглађивања и кондензатора и индуктора. У исправљачима мале снаге, где је отпор отпорника оптерећења неколико кОхм, уместо пригушнице Лф укључен је отпорник Рф, што значајно смањује масу и димензије филтера.

На слици 3 су приказани типови ЛЦ и РЦ мердевинастих филтера.

Слика 3-Филтери са више спојева: а) ЛЦ у облику слова Л, б) ЛЦ у облику слова У, ц) РЦ филтер

Стабилизатори су дизајнирани да стабилизују константан напон (струју) оптерећења током флуктуација напона мреже и промене струје коју троши оптерећење.

Стабилизатори се деле на стабилизаторе напона и струје, као и на параметарске и компензационе. Стабилност излазног напона се оцењује стабилизационим фактором Кст.

Параметарски стабилизатор заснован на коришћењу елемента са нелинеарном карактеристиком - полупроводничке зенер диоде.Напон зенер диоде је скоро константан са значајном променом реверзне струје кроз уређај.

Коло параметарског стабилизатора је приказано на слици 4. Улазни напон УБКС је распоређен између ограничавајућег отпорника Рлим и паралелно повезане зенер диоде ВД и отпорника оптерећења Рн.

Слика 4 — Параметарски стабилизатор

Како се улазни напон повећава, струја кроз зенер диоду ће се повећати, што значи да ће се струја кроз ограничавајући отпорник повећати и на њему ће доћи до већег пада напона, а напон оптерећења ће остати непромењен.

Параметарски стабилизатор има Кст реда 20-50. Недостаци овог типа стабилизатора су ниске стабилизацијске струје и ниска ефикасност.

Параметарски стабилизатори се користе као помоћни извори напона, као и када је струја оптерећења мала — не више од стотина милиампера.

Компензациони стабилизатор користи променљиви отпор транзистора као ограничавајући отпорник. Како се улазни напон повећава, отпор транзистора се такође повећава, сходно томе, како се напон смањује, отпор се смањује. У овом случају, напон у оптерећењу остаје непромењен.

Стабилизаторско коло транзистора је приказано на слици 5. Принцип регулације излазног напона УРн заснива се на промени проводљивости регулационог транзистора ВТ1.

Слика 5 — Шема компензационог регулатора напона

На транзистору ВТ2 склопљени су коло за поређење напона и ДЦ појачало. Мерно коло Р3, Р4, Р5 је укључено у његово основно коло, а извор референтног напона Р1ВД укључен је у коло емитера.

На пример, повећањем улазног напона, повећаваће се и излаз, што ће довести до повећања напона на бази транзистора ВТ2, док ће истовремено потенцијал емитера ВТ2 остати исти.То ће довести до повећања базне струје, а самим тим и струје колектора транзистора ВТ2 — базни потенцијал транзистора ВТ1 ће се смањити, транзистор ће се затворити и на њему ће доћи до већег пада напона, а излазни напон ће се смањити. остати непромењен.

Данас се стабилизатори производе у облику интегрисаних кола. Типична шема за укључивање интегрисаног стабилизатора приказана је на слици 6.

Слика 6 — Типична шема за укључивање уграђеног стабилизатора напона

Ознака излаза микрокола стабилизатора: «ИН» — улаз, «ОУТ» — излаз, «ГНД» — заједнички (случај). Ако је стабилизатор подесив, онда постоји излаз «АДЈ» — подешавање.

Избор стабилизатора се заснива на вредности излазног напона, максималној струји оптерећења и опсегу варијације улазног напона.