Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
Схемы фильтров 211
От выпрямителя
Накашшваюший 1 конденсатор 1
я
-VWV/V-
.С К""М1 Нагрузка
Рис. 9.12. Фильтр нижних частот для уменьшения пульсаций.
можно будет пренебречь. Таким образом, пульсации можно считать
синусоидальным колебанием с частотой 100 Гц для двухполупериодного
выпрямителя или 50 Гц для однополупериодного выпрямителя. Пусть в случае
RC-фильтра, приведенного на рис. 9.12, Frip(res) - эффективное значение
напряжения пульсаций на накапливающем конденсаторе, a Frjp(out) -
напряжение пульсаций на выходе (с частотой у); тогда
Frip(ou,) = R Hl/jcoC) Fnp(res) {С0 = 2nf)'
В большинстве случаев R " \/соС, так что
у JIJ^?.y ,
np(out) ~ ^ np(res)
то есть
I у I - ^ripftes) (9 6)
| np(ou.)| ~ R(oC •
Для однополупериодного выпрямления частота / равна частоте сети; в случае
двухполупериодного выпрямления частота /равна удвоенной частоте сети.
При использовании ЛС-фильтра имеется одно затруднение, состоящее в том,
что последовательно включенный резистор увеличивает выходное
сопротивление источника, а это снижает нагрузочную способность.
Дроссельно-конденсаторный (IC-) фильтр, изображенный на рис. 9.13,
свободен от этого недостатка, потому что дроссель имеет большое
реактивное сопротивление на частоте пульсаций, но оказывает малое
сопротивление постоянному току, уменьшая, таким образом, пульсации и не
сильно увеличивая выходное сопротивление.
Для IC-фильтра имеем
1/ jcoC
Vrip(ou,) ~ JcoC + Cl/jcoC)KrWres)'
Теперь, поскольку в большинстве случаев ^ " у^с
у JlMLy
np(out) ~ ^ np(res) >
212 Источники питания и управление мощностью
От выпрямителя
Накопит.
-О +
Выход к нагрузке
-О -
Рис. 9.13. Фильтр нижних частот с дросселем (индуктивностью).
то есть
9.8 Развязка
Когда несколько каскадов схемы питаются от одного источника, может
возникнуть охватывающая их нежелательная обратная связь из-за конечного
выходного сопротивления источника питания. Чтобы предотвратить
возникновение такой связи нужно сделать выходное сопротивление источника
достаточно малым, а это может оказаться затруднительным; обычно на
практике в
R I к
Рис. 9.14. Типичная развязка источника питания, состоящая из резистора R
и конденсатора С. Другой пример развязки - конденсатор СЕ , шунтирующий
эмиттерный резистор.
Регулируемые источники питания 213
цепь питания каскадов усилителя с малым уровнем сигнала вводят ЛС-филь-
тры.
Включение RC фильтров, называемое развязкой, дает дополнительный выигрыш,
уменьшая пульсации напряжения питания в каскадах с развязкой. Пример
развязки с типичными значениями параметров показан на рис. 9.14; величина
R ограничена допустимым падением напряжения; затем выбирается С из
условия обеспечения необходимой фильтрации. Термин "развязка" употребляют
также по отношению к любому применению конденсатора для шунтирования
переменных составляющих сигнала; например, конденсатор СЕ , шунтирующий
эмиттерный резистор в первом каскаде на рис. 9.14, называют эмиттерным
развязывающим конденсатором.
9.9 Регулируемые источники питания
9.9.1 Потенциометр
В экспериментальной электронике источники питания с регулируемым выходным
напряжением являются очень полезным элементом оборудования. Простейший
способ получить регулируемое выходное напряжение состоит в использовании
потенциометра, например, так, как показано на рис. 9.15. Здесь источником
постоянного напряжения служит батарея с напряжением 18 В, хотя с тем же
успехом могли быть применены трансформатор, диод и накапливающий
конденсатор. Потенциометр можно установить так, чтобы давать любое
требуемое напряжение на выходе, но здесь есть серьезный недостаток:
наличие потенциометра увеличивает выходное сопротивление источника, так
что нагрузочная способность сильно ухудшается.
В этом можно убедиться, собрав схему, приведенную на рис. 9.15, подключив
к ее выходу вольтметр и установив потенциометром выходное напряжение
равным 10 В. Если теперь к выходным клеммам подключить резистор нагрузки
с сопротивлением 1 кОм, то произойдет значительное падение выходного
напряжения.
Это ухудшение нагрузочной способности является следствием большого
выходного сопротивления потенциометра, которое максимально, когда
подвижный контакт находится около середины. (Эффективное выходное сопро-
Рис. 9.15. Простейшая схема с потенциометром, обеспечивающая изменение
напряжения питания.
214 Источники питания и управление мощностью
тивление можно рассчитать по падению выходного напряжения при подключении
нагрузки 1 кОм; см. параграф 5.5.) Можно, конечно, уменьшить выходное
сопротивление, применяя низкоомный потенциометр, но для того, чтобы
стабильность напряжения была удовлетворительной, сопротивление
потенциометра должно быть настолько малым, что на нем будет рассеиваться
большая мощность, чем на нагрузке. Значительно лучшее решение состоит в
уменьшении выходного сопротивления с помощью эмиттерного повторителя, как
это описано в следующем разделе.
9.9.2 Эмиттерный повторитель в схемах источников питания
