книги / Электротехнические устройства радиосистем

грузку при низкой частоте следования импульсов, когда переходный процесс успевает заканчиваться в проме­ жутки времени между очередным увеличением и умень­ шением нагрузки, будут происходить непрерывные брос­ ки тока и перенапряжения, которые должны длительно выдерживаться всеми элементами выпрямителя и фильт­ ра. Если частота следования импульсов больше собствен­ ной частоты фильтра, то при импульсной нагрузке в кривой выходного напряжения возникает дополнитель­ ная пульсация с частотой переключения нагрузки.

В выпрямительных устройствах небольших мощностей внутреннее сопротивление выпрямителя гв относительно велико, вследствие чего переходные процессы носят апе­ риодический характер. Поэтому перенапряжения и броски тока практически не возникают.

При П-образном фильтре наибольшее напряжение на входном конденсаторе равно напряжению холостого хода выпрямителя, которое больше номинального напряже­ ния на нагрузке в 1,4— 1,5 раза. Конденсаторы такого фильтра должны быть рассчитаны на это наибольшее возможное напряжение.

7-3. ЭЛЕКТРОННЫЕ ФИЛЬТРЫ

Как было отмечено выше, наиболее широкое применение нашли индуктивно-емкостные фильтры. Од­ нако наряду с положительными качествами таких фильт­ ров им присущи недостатки. В таких фильтрах возни­ кают переходные процессы, усложняющие работу как потребителя, так и источника питания, дроссели фильтров имеют большие габариты и вес, а их индук­

тивности и, следовательно, коэффициенты сглаживания зависят от нагрузки.

Кроме того, поле рассеяния дросселя часто является источником помех для радиоприемной и измерительной аппаратуры.

От ряда перечисленных выше недостатков свободны электронные фильтры, в которых дроссель заменяется

крайне ограниченно.

При выборе рабочей точки А транзистора на поло­ гом участке коллекторной характеристики (рис. 7-6,6) он также будет обладать сопротивлением для перемен­ ной составляющей, значительно большим, чем для по­ стоянной (<*_>а), и может быть использован вместо дросселя в фильтре.

Транзисторные фильтры находят относительно широ­ кое применение, так как позволяют обеспечить неболь­ шое значение переменной составляющей (пульсации) выпрямленного напряжения на нагрузке.

Транзисторы сглаживающих фильтров могут быть включены либо последовательно, либо параллельно

сопротивлению нагрузки. При последовательном вклю­ чении нагрузки и транзистора для уменьшения на нем потерь мощности следует уменьшить среднее значение напряжения на транзисторе. «При этом, однако, прихо­ дится снижать амплитуду пульсации выпрямленного на­ пряжения, поступающую на транзисторный фильтр, что требует увеличения коэффициента сглаживания предва-

хнагрузки и транзистора для умень­

шения на нем потерь мощности сле­ Рис. 7-7. Схема по­ дует уменьшить среднее значение

тока транзистора. Однако это при­ водит к необходимости либо значи­ тельного увеличения гасящего со­

противления, включенного последовательно с нагрузкой, что снижает к. п. д. выпрямителя, либо увеличения ко­ эффициента сглаживания предварительного фильтра выпрямителя.

Последовательные транзисторные фильтры находят применение в выпрямителях с выходным напряжением до 300—400 в. Простейшая схема последовательного транзисторного фильтра изображена на рис. 7-7 Величи­ на коллекторного напряжения транзистора определяет­

стора в схеме с общим эмиттером) и тем меньше долж­ но быть сопротивление г:

Переменная составляющая выпрямленного напряже­ ния почти полностью приложена к коллекторному пере­ ходу. транзистора. Поэтому величина среднего значения коллекторного напряжения должна быть выбрана так, чтобы разность этого среднего значения и амплитуды пульсации была больше минимально допустимого зна­ чения коллекторного напряжения.

Коэффициент сглаживания пульсаций транзисторного фильтра тем больше, чем больше статический коэффи­ циент усиления транзистора р и отношение г/\Хс\ = = гтсоС.

Коэффициент сглаживания также в сильной степени зависит от соотношения входного сопротивления транзи­ стора гвх и конденсаторов Хс='1//псоС. Чем больше соотношение гцх/Хс, тем лучше коэффициент фильтрации. Однако входное сопротивление транзистора мало, что

грузке и^п оказывается приложенной к переходу эмиттер—

база транзистора в противофазе с изменением коллектор­ ного напряжения, компенсируя пульсации напряжения на входе фильтра за счет изменения внутреннего сопро­ тивления транзистора. В этом случае пульсация напря­ жения на нагрузке равна:

Сопротивление г выбирается из условия получения минимального коллекторного напряжения, и величина его невелика. При токах нагрузки, достигающих десятых долей ампера, сопротивление г оказывается малым, что требует установки конденсаторов большой емкости. Для уменьшения емкости конденсаторов применяют двухзвен­ ный г—С-фильТр (рис. 7-8,), что дает возможность при относительно небольших емкостях конденсаторов обес­ печить малую пульсацию напряжения на выходной емкости двухзвенного фильтра. Для сглаживания пуль­ саций Напряжения в цепи базы тразистора вместо фильтра г — С может быть использован фильтр типа L—C. Однако Последний имеет большие габариты и сто­ имость.

Применение составного транзистора (рис. 7-9) дает возможность увеличить коэффициент сглаживания пуль­ саций и уменьшить емкость конденсатора С.

В этом случае в резисторе г будет создан неболь­ шой ток, равный /, = /n/piP2, где pt и ip2— коэффициенты

усиления по току в схеме с общим эмиттером транзисто­ ров Тх и Т2 соответственно.

Поэтому сопротивление г может быть выбрано доста­ точно большим, что позволит уменьшить емкость С. Применение составного транзистора увеличивает его входное сопротивление, что также позволяет уменьшить

жения на выходе выпрямителя U0, так как потенциал базы транзистора неизменен относительно плюсовой ши­ ны как по переменной, так и по постоянной составляю­ щей напряжения.

При низких выпрямленных напряжениях (до несколь­ ких десятков вольт) для сглаживания пульсаций нахо­ дят применение транзисторные фильтры с параллельным относительно нагрузки включением транзистора. Одни из возможных вариантов схемы параллельного транзи­ сторного фильтра показан на рис. 7-11. С помощью делителя г2#г;1 устанавливают рабочую точку на характе­

ристике транзистора, задавая некоторое минимальное среднее значение тока через него 1шт. Резистор ги и шунтирующий его конденсатор С2 являются цепью авто­ матического смещения транзистора. Сопротивление rt

является гасящим, падение напряжения на котором от переменной составляющей тока компенсирует пульсацию напряжения, поступающую на вход фильтра. Конденса­ тор С\ служит для передачи на вход транзистора (на резистор г3) переменной составляющей выпрямленного напряжения со входа фильтра.

Амплитуда переменной составляющей тока через транзи­ стор /^ = u^Jrl должна быть меньше минимального сред­

него значения тока транзистора / мин. Чем меньшим выбрано значение 1тш, тем большим должна быть вели­ чина Г\ и тем ниже к. п. д. фильтра. Схема фильтра ра­ ботает следующим образом.

Переменная составляющая выпрямленного напряже­ ния через конденсатор С\ подается на резистор г3, из­ меняя потенциал базы транзистора в фазе с изменением входного напряжения. Это приводит к изменению сопро­ тивления транзистора и переменной составляющей тока в нем и в гасящем резисторе г ]у вследствие чего меняет­ ся падение напряжения на этом резисторе от переменной составляющей тока. Так, например, при положительной полуволне пульсации напряжения на входе фильтра по­ вышается потенциал базы транзистора и увеличивается

очень быстро (скачком). Поэтому устройство, поддер­ живающее величину питающего напряжения в заданных пределах, должно действовать непрерывно и автомати­ чески/ В качестве таких устройств применяются стаби­ лизаторы напряжения. Дестабилизирующими факторами могут быть: окружающая температура, влажность, изме­ нения частоты тока питающей сети и др. Однако основ­ ными причинами нестабильности являются колебания входного напряжения и изменения тока нагрузки.

В зависимости от рода тока сети, в которую включено устройство, обеспечивающее постоянство напряжения или тока, они подразделяются на стабилизаторы по­ стоянных и стабилизаторы переменных напряжений и токов.

Б современной радиотехнической аппаратуре наибо­ лее широкое применение получили стабилизаторы посто­ янного напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения подразде­ ляются на параметрические и компенсационные.

В качестве параметрических стабилизаторов исполь­ зуются нелинейные элементы. Такие стабилизаторы применяются в качестве эталонных источников и для пи­ тания устройств с малыми токами потребления. Их ос­ новные недостатки: невозможность плавной регулировки выходного напряжения, малый к. п. ц., боль­ шое внутреннее сопротивление и малая выходная мощ­ ность.

Компенсационные стабилизаторы постоянного напря­ жения представляют собой систему автоматического регулирования. Они подразделяются на ламповые и полупроводниковые стабилизаторы. В свою очередь ламповые и полупроводниковые стабилизаторы подраз­ деляются: по способу включения регулирующего эле­ мента относительно нагрузки — на последовательные и параллельные и по режиму работы -регулирующего элемента — на линейные и ключевые.

Применение того или иного типа компенсационного стабилизатора в значительной степени определяется его нагрузкой и требованиями, предъявляемыми к стабиль­ ности питающего напряжения.