Реферат : Сглаживающие фильтры (работа 1) 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Коммуникации и связь


Сглаживающие фильтры (работа 1)




“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:

(1)

(2)

Коэффициент сглаживания:

(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 ).

- коэффициент деления (4)

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

- действующее значение U;

- амплитуду ;

- значение ;

(5)

По частотному составу различают:

- низкочастотную пульсацию (<300Гц)

- высокочастотную пульсацию (>300Гц).

Применяются разнообразные фильтры:

  1. по принципу действия:

а) пассивные

б) активные

  1. по степени сложности:

а) простые (однозвенные)

б) сложные (многозвенные или резонансные);

  1. 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:

(6)

(7)

(8)

(9)

С-фильтр

Рисунок 1

Для него справедливы следующие соотношения:

(10)

(11)

(12)

(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;

Рисунок 2

Для Г-образных фильтров:

(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 не удаётся, но может быть определено следующее:

(15)

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

(16)

Для многозвенного LC-фильтра:

(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.

Рисунок 3

(18)

(19)

(20)

, (21)

где

Возможна схема с использованием последовательного резонанса (рисунок 4).

Рисунок 4

(22)

(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 широко применяются RC-фильтры.

RC сглаживающие фильтры.

а) б)

Рисунок 5

(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 .

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 с ). Кроме этого, вместо VT можно использовать схему РЭ, чтобы уменьшить ток I по сопротивлению .

(25)

Недостаток: необходимость пропускания мощного тока нагрузки через VT.

Данный недостаток исключает VT-фильтр с параллельным включением РЭ.

Транзисторный активный сглаживающий фильтр с параллельным включением РЭ.

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 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

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

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

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

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

Похожие работы:

  • Цифровой сглаживающий фильтр

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... полосовые и режекторные. Сглаживающий фильтр относится к особому типу фильтров и призван убирать из ... заданию требуется спроектировать цифровой сглаживающий фильтр, используя набор К1821, ... был спроектирован цифровой сглаживающий фильтр на основе комплекта ...
  • Проектирование цифрового сглаживающего фильтра

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... как построение радиотехнических измерителей координат, сглаживающих и экстраполирующих фильтров, устройств вторичной обработки сигналов ... работу данного устройства как цифрового сглаживающего фильтра. Устройство имеет высокое быстродействие и в полной ...
  • Выбор и расчёт фильтр-устройства тяговой подстанции постоянного тока

    Курсовая работа >> Физика
    ... работы является расчет сглаживающего устройства на тяговой подстанции ... на траверсах. Принципиальная схема сглаживающего устройства, отдельные параметры которого ... на тяговых подстанциях установить сглаживающие фильтр-устройства. Принципиальная схема такого ...
  • Проектирование цифрового фильтра верхних частот

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... его обработки по принципу сглаживающего фильтра. Фильтр должен быть выполнен ... характеристики фильтра. При значениях коэффициентов фильтр имеет АЧХ фильтра верхних ... в аналоговых фильтрах невозможно. К недостаткам цифрового фильтра можно отнести неточность ...
  • Экспоненциальный фильтр

    Лабораторная работа >> Математика
    ... аналоговым и дискретным вариантами реализации фильтра Общие сведения В аналоговом варианте ... При программной реализации экспоненциального фильтра дифференциальное уравнение (15) ... предложения о возможности применения сглаживающего фильтра для уменьшения помех
  • Источники электропитания

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... 1.1 Общая схема 1.2 Трансформатор 1.3 Выпрямители 1.4 Сглаживающие фильтры 2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТАБИЛИЗАТОРА И ЕЕ ОБОСНОВАНИЕ ... LC > 200, то применяют двухзвенные фильтры. Сглаживающие фильтры на транзисторах характеризуются высокими коэффициентом ...
  • Источники питания электронных устройств

    Контрольная работа >> Коммуникации и связь
    ... ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ И СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ 1.1 Однофазные выпрямители и их основные параметры 1.2 Сглаживающие фильтры и их ... выпрямителем и нагрузкой включается сглаживающий фильтр. Основной параметр сглаживающих фильтров— коэффициент сглаживания q, определяемый ...
  • Проектирование вторичного источника питания

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... источник питания (выпрямитель, трансформатор, сглаживающий фильтр, стабилизатор выходного напряжения), обладающий следующими ... основных узлов – трансформатора, вентильного комплекта, сглаживающего фильтра и стабилизатора выходного напряжения. В источниках ...
  • Разработка маломощного стабилизированного источника питания

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... выбор трансформатора 3.2 Расчет выпрямителя 3.3 Расчет сглаживающего фильтра 3.4 Расчет стабилизатора напряжения 3.5 Расчет внешней ... В качестве сглаживающего фильтра заданием предусмотрено использование либо C-, либо LC-фильтра. L-фильтр обычно используется ...
  • Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных схемах

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... питания, включающих выпрямитель сетевого напряжения, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения (рис. I). Рис.1 ... также рассматривать как простой емкостный сглаживающий фильтр. Сглаживающий фильтр, подключаемый к выходу выпрямителя, уменьшает пульсации ...