4.4.3.1 Результаты работы

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

4.4.3.2 Контрольные вопросы

1 В каких сглаживающих фильтрах и при каких условиях возникают перенапряжения на нагрузке?

2 Объяснить график зависимости коэффициента сглаживания от изменения тока нагрузки.

3 От каких параметров LС – фильтра зависит коэффициент сглаживания фильтра?

4 Как проанализировать переходные процессы в LС сглаживающем фильтре?

5 Какие воздействия на сглаживающий фильтр вызывают возникновение переходных процессов?

6. На какие элементы схем источников питания оказывают воздействие перенапряжения, возникающие при переходных процессах?

Лабораторная работа № 5 Исследование активных сглаживающих фильтров

5.1 Цель работы

Экспериментально определить коэффициенты сглаживания и КПД различных схем активных фильтров с последовательным включением транзистора и нагрузки. Провести анализ переходных процессов на выходе фильтра при включении источника питания и работе на импульсную нагрузку.

2. Литература

1 Иванов–Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства РЭС: Учебник для вузов по специальности “Радиотехника”. – М.: Высш. шк., 1991. – 272 с., илл., ISBN.5–06–001896–2.

2. Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/ А.А. Бокуняев, Б.М. Бушуев, А.С. Жерненко и др. Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь, 1998. – 328 с., ил.

3. Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/ О.А. Доморацкий, А.С. Жерненко, А.Д. Кратиров и др. – М.: Радио и связь, 1981. – 320 с., ил.

5.3 Пояснения к работе

По сравнению с пассивными фильтрами, транзисторные (активные) сглаживающие фильтры имеют ряд преимуществ: выше качественные и удельные показатели; малая зависимость коэффициента сглаживания от изменения нагрузки; широкая полоса частот; малая вероятность возникновения опасных режимов при переходных процессах; отсутствие

сильных магнитных полей; унификация. На транзисторах фильтра, работающем в активном режиме, рассеивается значительная мощность, поэтому КПД транзисторных сглаживающих фильтров меньше, чем пассивных фильтров.

Принцип действия активных фильтров основан на свойстве транзистора оказывать в определённых режимах работы 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 – ОК (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Схема активного фильтра ОК

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 5.2 приведены графики зависимости I_К = f (U_К ) при I_б = const.

Рисунок 5.2 – График зависимости тока коллектора от напряжения на переходе коллектор – эмиттер при различных значениях тока базы.

Если провести на графике нагрузочную прямую через точки с координатами U_К = U_ВХ (при I_К = 0) и I_К = U_ВХ / R_Н (при U_К = 0 ) и выбрать на ней рабочую точку А { U_КP , I_КP }, то сопротивление транзистора переменной составляющей тока в точке А R_Д =  U_К / I_К будет много больше его

сопротивления постоянному току R_С= U_КP/ I_КP , т.е. R_ДR_С . Соответственно переменная составляющая выпрямленного напряжения U_ВХ.ПЕР.на входе фильтра вызывает небольшие изменения тока коллектораI_Кпри условии, что ток базы I_б= const. Переменная составляющая напряжения на выходе фильтра ОК U_{ВЫХ.ПЕР.}=I_КR_Н получается значительно ослабленной по сравнению с U_ВХ.ПЕР.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 – ОБ (рисунок 5.3).

Режим работы транзистора по постоянному току определяется величиной Rб, а сглаживающее действие – постоянной времени цепочки R1C1. Эта цепь стабилизирует ток эмиттера, если R1C1 >> Tn, где Tn – период пульсаций. В этом режиме транзистор обладает большим дифференциальным сопротивлением и малым статическим, что эквивалентно дросселю в LC–фильтрах.