Э и ЭЭ Транзист. фильтры 23.11.2006 23
advertisement
ТРАНЗИСТОРНЫЕ ФИЛЬТРЫ В фильтрах на реактивных элементах объём и масса дросселя становятся соизмеримыми с объёмом и массой трансформатора. Дроссель приходится изготавливать с немагнитным зазором, что увеличивает магнитное рассеивание и является источником помех. Транзисторные фильтры не имеют дросселя значительно меньше по объёму и могут обеспечить малое выходное сопротивление. IK А IK 0 IК UКЭ 0 UKЭ 0 RСТ R ДИН UKЭ U КЭ IК U КЭ dU КЭ I К dI К Нагрузку можно подключать последовательно или параллельно транзистору. При последовательном включении нагрузки её можно включить или в цепь коллектора или в цепь эмиттера. Если постоянная времени цепи RC в транзисторном фильтре с нагрузкой, включённой в цепь коллектора, значительно больше периода пульсации выпрямленного напряжения, то рабочая точка транзистора при изменениях входного напряжения будет перемещаться по пологому участку коллекторной характеристики. На этом участке ток коллектора изменяется незначительно, и пульсации напряжения на нагрузке будут меньше чем на входе фильтра. IK IK 0 А IК UКЭ 0 UKЭ 0 UKЭ Схемы фильтров с нагрузкой, включённой последовательно с транзистором. R1 VT С1 С2 R2 RН Схема с нагрузкой в цепи коллектора применяется при неизменном сопротивлении нагрузки, так как выходное напряжение зависит от сопротивления нагрузки. R H 1 m C C 2 Работает схема в ограниченном диапазоне температур, так как резистор R1 обеспечивает термостабилизацию в небольших пределах. В схеме с нагрузкой в цепи эмиттера на базу транзистора подаётся напряжение, отфильтрованное цепочкой R1C1. Так как напряжение UБЭ мало, то выходное напряжение будет мало отличаться от напряжения на базе. Пульсации на выходе в этой схеме зависят от сглаживающей цепи R1C1, и если при одной цепи RC пульсации всё-таки велики, для их снижения можно включить несколько звеньев RC последовательно. VT R1 С1 RН VT R1 R2 С1 С2 RН Схемы транзисторных фильтров, приведённые выше на рисунках, представляют собой эмиттерный повторитель, выходное сопротивление которого мало, поэтому такой фильтр менее чувствителен к изменениям нагрузки. Резистор R1 (и R1 и R2) создаёт автоматическое смещение, поэтому схемы работают устойчиво при изменении температуры внешней среды и не требуют тщательной подгонки режима. Конденсатор параллельно нагрузке можно не ставить, так как конденсатор в цепи базы транзистора оказывает фильтрующее действие при колебаниях тока нагрузки. Его ёмкость, пересчитанная на выход примерно в h21Э раз больше. Схема с дросселем VT L R С2 RН Ток базы мал, поэтому подмагничивание сердечника незначительно и дроссель получается небольшим. Резистор R обеспечивает рабочую точку транзистора. Фильтр с составным транзистором Применяется при больших токах. Применение составного транзистора увеличивает коэффициент сглаживания. У составного транзистора меньше ток базы, что позволяет увеличить сопротивление резистора R1 и уменьшить ёмкость конденсатора в цепи базы. VT R1 RН С1 Схемы фильтров с нагрузкой, включённой параллельно транзистору Схема с управлением с входа В схеме переменная составляющая напряжения на базу транзистора подаётся с входа через цепь R1C1. Смещение на базу транзистора подаётся через резистор R2. Нагрузкой транзистора является резистор R3, на котором и выделяется усиленная переменная составляющая в противофазе с напряжением пульсаций на входе схемы. Эти два напряжения способны компенсировать друг друга, если они равны. Если усиленная переменная составляющая меньше напряжения пульсаций на входе схемы, то получится недокомпенсация. Если усиленная переменная составляющая больше напряжения пульсаций на входе схемы, то получится перекомпенсация. На резисторе R3 падает и постоянная составляющая. Достигнуть полной компенсации напряжения из-за нестабильности парметров травнзисторов практически невозможно. Коэффициент сглаживания зависит от h21Э, и чем он больше тем лучше сглаживание. Коэффициент сглаживания данного фильтра больше, чем фильтра с управлением по выходу. VT R1 R2 С1 R3 RН Схема с управлением с выхода Фильтр работает в режиме недокомпенсации, так как управляется с выхода. Коэффициент сглаживания данного фильтра меньше, чем фильтра, показанного выше, но слабо зависит от температуры и входного напряжения. VT R1 С1 R2 RН В фильтрах с параллельным включением нагрузки по транзисторам проходит постоянный ток, значительно меньший, чем ток нагрузки, поэтому можно обходиться без теплоотвода. Фильтры с параллельным включением нагрузки не боятся коротких замыканий, но при снятии нагрузки фильтр может перегружаться. Транзисторы, заменяющие дроссель в последовательных транзисторных фильтрах, не создают ЭДС самоиндукции. Поэтому напряжение на выходе такого фильтра всегда меньше входного. Чтобы избежать глубоких провалов входного выпрямленного напряжения, которые фильтр не может сгладить, на его входе необходимо ставить конденсатор С0. КПД транзисторных фильтров составляет 0,4…0,6. Транзисторный фильтр по схеме очень схож с транзисторным стабилизатором напряжения. Если в простейшей схеме стабилизатора вместо стабилитрона поставить конденсатор, то стабилизатор превращается в фильтр. Разница между транзисторным фильтром и стабилизатором заключается в том, что фильтр не обеспечивает при изменении напряжения питающей сети или сопротивления нагрузки неизменного напряжения на выходе.
