Рефетека.ру / Коммуникации и связь

Реферат: Сглаживающие фильтры

“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”


Кафедра защиты информации


РЕФЕРАТ

на тему:

«СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ»


МИНСК, 2009

Сглаживающими считают фильтры, пропускающие с малым ослаблением постоянную составляющую и с большим ослаблением переменную составляющую.

Качество сглаживающего фильтра (СФ) характеризуется следующими величинами:

Сглаживающие фильтры (1)

Сглаживающие фильтры (2)

Коэффициент сглаживания:

Сглаживающие фильтры (3)

Коэффициент сглаживания учитывает подавление пульсаций и передачу постоянной составляющей U.

Для устройств, беспрепятственно передающих постоянную составляющую, коэффициент сглаживания – это деление пульсаций между нагрузкой и фильтром (при этом считается, что Сглаживающие фильтры).

Сглаживающие фильтры - коэффициент деления (4)

При расчёте коэффициента сглаживания применяются различные определения коэффициента пульсаций. Интенсивность пульсации оценивают различными способами – вычисляют:

- действующее значение U;

- амплитуду Сглаживающие фильтры;

- значение Сглаживающие фильтры;

Сглаживающие фильтры (5)

По частотному составу различают:

- низкочастотную пульсацию (<300Гц)

- высокочастотную пульсацию (>300Гц).

Применяются разнообразные фильтры:

по принципу действия:

а) пассивные

б) активные

по степени сложности:

а) простые (однозвенные)

б) сложные (многозвенные или резонансные);

по виду элементов:

а) LC-фильтры

б) RC-фильтры.

При проектировании фильтров как и при проектировании других электронных систем и устройств используются общесистемные критерии оптимальности:

- минимальная стоимость;

- минимальная масса;

- минимальные габариты;

Минимизация сводится к минимизации суммарной ёмкости и индуктивности.


Пассивные сглаживающие фильтры


Строится на индуктивностях, емкостях, сочетаниях активных сопротивлений и емкостей.

L-фильтры

Простейший пассивный фильтр: L-фильтр.

Для него справедливы следующие соотношения:

Сглаживающие фильтры (6)

Сглаживающие фильтры (7)

Сглаживающие фильтры (8)

Сглаживающие фильтры (9)

С-фильтр


Сглаживающие фильтры


Рисунок 1


Для него справедливы следующие соотношения:

Сглаживающие фильтры (10)

Сглаживающие фильтры (11)

Сглаживающие фильтры (12)

Сглаживающие фильтры (13)

Из формулы (13) следует, что С-фильтр эффективен в выпрямителях с малым количеством m импульсов за период выпрямленного напряжения и в устройствах с малым током нагрузки, т.о. область применения С-фильтра противоположна применению L-фильтра.

При необходимости достижения повышенного коэффициента сглаживания, применяют LC-фильтры.

LС-фильтры.

LC-фильтры могут быть:

- однозвенные;

- Г-образные;

- П-образные;

- многозвенные;


Сглаживающие фильтры

Рисунок 2


Для Г-образных фильтров:

Сглаживающие фильтры (14)

В данном случае, в отличие от случая использования L- или C-фильтров по заданному коэффициенту сглаживания непосредственно рассчитать необходимые значения L и C, пользуясь формулой для Сглаживающие фильтры не удаётся, но может быть определено следующее:

Сглаживающие фильтры (15)

П-образные LC-фильтры можно рассматривать как последовательность включения простого С-фильтра и Г-образного LC-фильтра.

Сглаживающие фильтры (16)

Для многозвенного LC-фильтра:

Сглаживающие фильтры (17)

В теории фильтров показано, что если зафиксировано дозволенное значение суммарной индуктивности и суммарной емкости фильтра, то максимальное значение коэффициента сглаживания в многозвенном фильтре достигается при одинаковых индуктивностях и емкостях в каждом звене.

Количество звеньев многозвенных фильтров выбирается исходя из критерия оптимальности. Фильтры с минимальной стоимостью содержат иное количество звеньев, чем фильтры с минимальными массой и габаритами.

Коэффициент сглаживания можно повысить, используя резонансное явление и основанный на нем LC-фильтр.

Резонансные LС-фильтры.


Сглаживающие фильтры

Рисунок 3


Сглаживающие фильтры (18)

Сглаживающие фильтры (19)

Сглаживающие фильтры (20)

Сглаживающие фильтры, (21)

гдеСглаживающие фильтры

Возможна схема с использованием последовательного резонанса (рисунок 4).


Сглаживающие фильтры

Рисунок 4


Сглаживающие фильтры (22)

Сглаживающие фильтры (23)

Использование резонансных LC-фильтров позволяет в 2-3 раза увеличить коэффициент сглаживания против LC-фильтров со сравнительными затратами.

Однако резонансные фильтры сложны в настройке и могут расстроится из-за старения элементов, за счет изменения тока I подмагничивания дросселя.

С использованием реактивностей могут быть построены и фильтры с компенсацией переменной составляющей.

Недостатки: значительные масса и габариты, обусловленные в основном конструктивными особенностями L (дросселя). Поэтому в маломощных выпрямителях со слабым током нагрузки Сглаживающие фильтры широко применяются RC-фильтры.

RC сглаживающие фильтры.


Сглаживающие фильтры

а) б)

Рисунок 5


Сглаживающие фильтры (24)

RC-фильтры в своем схемном очертании и аналитическом описании во многом подобны соответствующим LC-фильтрам.

Достоинства:

-простота;

-малые габариты.

Недостаток: невозможность использования в цепях с большими токами из-за недопустимых падений напряжения на сопротивлении фильтра, действующих при больших токах нагрузки Сглаживающие фильтры.

Общий недостаток LC- и RC-фильтров является трудность получения больших коэффициентов сглаживания.

Значительный коэффициент сглаживания обеспечивают активные сглаживающие фильтры.


Активные сглаживающие фильтры


Активные фильтры строятся с использованием электронных ламп по 2 схемам:

- с последовательным включением регулировочного элемента (РЭ);

- с параллельным включением РЭ;

Рассмотрим полупроводниковые варианты таких фильтров.

Транзисторный активный сглаживающий фильтр с последовательным включением РЭ.

Работа фильтра основана на том, что промежуток коллектор-эмиттер имеет большое сопротивление для переменного тока, или сравнительно небольшое для постоянного, задаваемого рабочей точкой (током базы). Для уменьшения проникновения пульсации в управляющую сеть базы, фильтр R-базы С-фильтра можно усложнить (добавить Сглаживающие фильтры с Сглаживающие фильтры). Кроме этого, вместо VT можно использовать схему РЭ, чтобы уменьшить ток I по сопротивлению Сглаживающие фильтры.

Сглаживающие фильтры (25)

Недостаток: необходимость пропускания мощного тока нагрузки Сглаживающие фильтры через VT.

Данный недостаток исключает VT-фильтр с параллельным включением РЭ.

Транзисторный активный сглаживающий фильтр с параллельным включением РЭ.


Сглаживающие фильтры

Рисунок 6


Схема с последовательным включением (по отношению к нагрузке) VT предъявляет высокие требования к пропускной способности этого VT по току. Кроме того на VT рассеивается значительная мощность, что снижает КПД устройства.

В схеме с параллельным включением VT, этот VT может быть маломощным, но на добавочном сопротивлении при больших токах нагрузки Сглаживающие фильтры действует значительное падение напряжения и потери мощности.

Схема с параллельным включением VT предпочтительнее в маломощных устройствах и при импульсном потреблении энергии.

Недостаток: трудность обеспечения значительных мощностей.

В технической электронике во многих случаях требуется регулируемое выходное напряжение источника питания (или ток). Кроме того, из-за нестабильности (непостоянства) напряжения U первичного источника питания меняется и U ИВЭП, что может оказаться для потребителя неприемлемо. В этих случаях оказывается целесообразным регулировать и стабилизировать U и I ИВЭП.

ЛИТЕРАТУРА


Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. - Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200

Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Под ред. А.Я.Шихина: Учебник. – М.: Энергоиздат, 200– 336 с.

Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. – 400 с.

Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с.

Похожие работы:

  1. • Цифровой сглаживающий фильтр
  2. • Проектирование цифрового сглаживающего фильтра
  3. • Источники электропитания
  4. • Источники питания электронных устройств
  5. • Проектирование вторичного источника питания
  6. • Разработка маломощного стабилизированного источника ...
  7. • Трехфазный мостовой преобразователь
  8. • Проектирование автоматического устройства
  9. • Разработка блока питания
  10. • Выпрямительные устройства и их характеристики
  11. • Энергетическая электроника
  12. • Проектирование схемы трехфазного регулируемого ...
  13. • Расчет вторичного источника питания
  14. • Источники электропитания электронных устройств
  15. • Разработка ветроэнергетической установки
  16. • Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных ...
  17. • Проектирование заторможенного мультивибратора
  18. • Выпрямители
  19. • Универсальный блок питания
Рефетека ру refoteka@gmail.com