Anti-aliasing filtri un sprieguma stabilizatori

Izlīdzinošie filtri ir paredzēti, lai samazinātu rektificēta sprieguma pulsāciju. Ripple izlīdzināšana tiek novērtēta ar izlīdzināšanas koeficientu q.

Izlīdzināšanas filtru galvenie elementi ir kondensatori, induktori un tranzistori, kuru pretestība ir atšķirīga līdzstrāvai un maiņstrāvai.

Atkarībā no filtra elementa veida izšķir kapacitatīvos, induktīvos un elektroniskos filtrus. Atbilstoši filtrēšanas saišu skaitam filtrus iedala vienas saites un vairāku saišu filtri.

Kapacitatīvs filtrs ir kondensators ar lielu jaudu, kas ir savienots paralēli slodzes rezistoram Rn. Kondensatoram ir augsta līdzstrāvas pretestība un zema maiņstrāvas pretestība. Apskatīsim filtra darbību pusviļņu taisngrieža ķēdes piemērā (1. att., a).

1. attēls. Vienfāzes pusviļņu taisngriezis ar kapacitatīvo filtru: a) ķēde b) darbības laika diagrammas

Kad laika intervālā t0 — t1 plūst pozitīvs pusviļņs (2.63. att., b), plūst slodzes strāva (diodes strāva) un kondensatora uzlādes strāva.Kondensators tiek uzlādēts un laikā t1 spriegums kondensatorā pārsniedz sekundārā tinuma sprieguma kritumu — diode aizveras un laika intervālā t1 — t2 strāvu slodzē nodrošina kondensatora izlāde. Che. strāva slodzē plūst nepārtraukti, kas ievērojami samazina rektificētā sprieguma pulsāciju.

Jo lielāka ir kondensatora Cf kapacitāte, jo mazāka ir ierosme. To nosaka kondensatora izlādes laiks — izlādes laika konstante τ = СfRн. Pie τ> 10 izlīdzināšanas koeficientu nosaka pēc formulas q = 2π fc m Cf Rn, kur fc ir tīkla frekvence, m ir rektificētā sprieguma pusperiodu skaits.

Ieteicams izmantot kapacitatīvo filtru ar augstas pretestības RH slodzes rezistoru pie zemām slodzes jaudām.

Induktīvā filtrs (drosele) ir savienots virknē ar Rn (3. att., a). Induktivitātei ir zema līdzstrāvas pretestība un augsta maiņstrāvas pretestība. Pulsācijas izlīdzināšanas pamatā ir pašindukcijas fenomens, kas sākotnēji neļauj strāvai pieaugt, bet pēc tam atbalsta to ar tās samazināšanos (2. att., b).

2. attēls - vienfāzes pusviļņu taisngriezis ar induktīvo filtru: a) ķēde, b) darbības laika diagrammas

Induktīvos filtrus izmanto vidējas un lielas jaudas taisngriežos, tas ir, taisngriežos, kas darbojas ar lielu slodzes strāvu.

Izlīdzināšanas koeficientu nosaka pēc formulas: q = 2π fs m Lf / Rn

Kapacitatīvā un induktīvā filtra darbība balstās uz to, ka tīkla patērētās strāvas plūsmas laikā kondensators un induktors uzglabā enerģiju, un, kad no tīkla nav strāvas vai tā samazinās, elementi dod uzkrātās enerģijas izslēgšana, saglabājot strāvu (spriegumu) slodzē.

Vairāku savienojumu filtri izmanto gan kondensatoru, gan induktoru izlīdzinošās īpašības. Mazjaudas taisngriežos, kur slodzes rezistora pretestība ir vairāki kOhm, droseles Lf vietā ir iekļauts rezistors Rf, kas būtiski samazina filtra masu un izmērus.

3. attēlā parādīti LC un RC kāpņu filtru veidi.

3. attēls. Vairāku savienojumu filtri: a) L veida LC, b) U veida LC, c) RC filtrs

Stabilizatori ir paredzēti, lai stabilizētu pastāvīgu slodzes spriegumu (strāvu) tīkla sprieguma svārstību un slodzes patērētās strāvas izmaiņu laikā.

Stabilizatorus iedala sprieguma un strāvas stabilizatoros, kā arī parametriskajos un kompensācijas stabilizatoros. Izejas sprieguma stabilitāti novērtē ar stabilizācijas koeficientu Kst.

Parametrisks stabilizators, kas balstīts uz elementa ar nelineāru raksturlielumu izmantošanu - pusvadītāju zenera diode Zenera diodes spriegums ir gandrīz nemainīgs ar būtiskām reversās strāvas izmaiņām caur ierīci.

Parametriskā stabilizatora ķēde ir parādīta 4. attēlā. Ieejas spriegums UBX ir sadalīts starp ierobežojošo rezistoru Rlim un paralēli savienoto Zenera diodi VD un slodzes rezistoru Rn.

4. attēls — parametru stabilizators

Palielinoties ieejas spriegumam, palielināsies strāva caur Zenera diodi, kas nozīmē, ka palielināsies strāva caur ierobežojošo rezistoru un tajā radīsies lielāks sprieguma kritums, un slodzes spriegums paliks nemainīgs.

Parametriskā stabilizatora Kst ir 20-50. Šāda veida stabilizatoru trūkumi ir zemas stabilizācijas strāvas un zema efektivitāte.

Parametriskos stabilizatorus izmanto kā papildu sprieguma avotus, kā arī tad, ja slodzes strāva ir maza - ne vairāk kā simtiem miliamperu.

Kompensējošais stabilizators izmanto tranzistora mainīgo pretestību kā ierobežojošo rezistoru. Palielinoties ieejas spriegumam, palielinās arī tranzistora pretestība, attiecīgi, spriegumam samazinoties, pretestība samazinās. Šajā gadījumā slodzes spriegums paliek nemainīgs.

Tranzistoru stabilizatora ķēde ir parādīta 5. attēlā. Izejas sprieguma URn regulēšanas princips ir balstīts uz regulēšanas tranzistora VT1 vadītspējas izmaiņām.

5. attēls — kompensējošā sprieguma regulatora shēma

Uz tranzistora VT2 ir samontēta sprieguma salīdzināšanas ķēde un līdzstrāvas pastiprinātājs. Mērīšanas ķēde R3, R4, R5 ir iekļauta tās bāzes ķēdē, un atsauces sprieguma avots R1VD ir iekļauts emitētāja ķēdē.

Piemēram, pieaugot ieejas spriegumam, palielināsies arī izeja, kas izraisīs sprieguma pieaugumu tranzistora VT2 pamatnē, bet tajā pašā laikā emitētāja VT2 potenciāls paliks nemainīgs.Tas izraisīs bāzes strāvas palielināšanos un līdz ar to tranzistora VT2 kolektora strāvu - tranzistora VT1 bāzes potenciāls samazināsies, tranzistors aizvērsies un uz tā notiks lielāks sprieguma kritums, kā arī izejas spriegums. paliek nemainīgs.

Mūsdienās stabilizatorus ražo integrālo shēmu veidā. Tipiska integrētā stabilizatora ieslēgšanas shēma ir parādīta 6. attēlā.

6. attēls. Tipiska shēma iebūvētā sprieguma stabilizatora ieslēgšanai

Stabilizatora mikroshēmas izeju apzīmējums: «IN» — ieeja, «OUT» — izeja, «GND» — kopīgs (korpuss). Ja stabilizators ir regulējams, tad ir izeja «ADJ» — regulēšana.

Stabilizatora izvēle balstās uz izejas sprieguma vērtību, maksimālo slodzes strāvu un ieejas sprieguma izmaiņu diapazonu.