Вопрос 6
Электрические фильтры могут быть классифицированы по различным признакам: пропускаемым частотам, схемам соединения элементов, типам элементов, характеристикам.
В зависимости от полосы пропускаемых частот различают фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые фильтры (ПФ), режекторные (заградительные) фильтры (РФ).
АЧХ идеальных фильтров указанных типов показаны на рис. 2. ФЧХ идеальных фильтров в полосе пропускания (заграждения в РФ) линейная.
Рис. 2
Полоса
пропускания (заграждения в РФ) ограничена
у ФНЧ частотами f=0
и f=fСР -
частотой среза, у ФВЧ - fСР и f=
,
у ПФ и РФ нижней и верхней частотами
среза. Часто ПФ и РФ характеризуются
средней частотой f0 и
полной полосой пропускания (заграждения)
2D f.
В зависимости от схемы различают фильтры из Г-образных ( рис. 3, а), Т-образных (рис. 3, б) и П-образных звеньев (рис. 3, в).
а) б) в)
Рис. 3
По
числу звеньев различают фильтры
однозвенные (простейшие) и многозвенные.
Звенья содержат последовательные и
параллельные ветви. Простейшим
является Г-образное
звено, которое содержит два сопротивления.
Особенностью такого звена является
невозможность сделать равными
(симметричными) сопротивления фильтров
со стороны входных (1-1) и выходных (2-2)
клемм. Чаще применяют симметричные Т-
и П-образные
звенья. Они создаются последовательным
соединением двух Г-образных
звеньев. У Т-образного
звена, как правило, 
;
у П-образного
- 
.
В
простейших реактивных фильтрах
сопротивления 
и 
Г-образного
звена подбираются так, чтобы произведение
их на любой частоте было бы постоянным.
Этого можно добиться, если ветви фильтра
содержат реактивности разных знаков,
т.е. одна ветвь содержит индуктивность,
другая - емкость.
Сглаживание пульсаций - первоочередная задача после выпрямления тока. Эту задачу выполняет фильтр, состоящий из конденсатора (конденсаторов), который включен в цепь между выпрямителем и нагрузкой. Ёмкость конденсатора фильтра зависит от тока нагрузки. Чем больше ток нагрузки, тем большую ёмкость должен иметь конденсатор сглаживающего фильтра. Принцип работы сглаживающего фильтра выпрямителейследующий, в промежутки времени между импульсами напряжения с выпрямителя напряжение для нагрузки получается с конденсатора. Это хорошо видно на диаграмме.
В то время, когда есть импульс, конденсатор заряжается, когда импульса нет или он ниже напряжения источника питания конденсатор отдаёт своё напряжение в нагрузку. Обратите внимание, после сглаживания напряжение на выходе фильтра выпрямителя (без нагрузки) превышает среднее значение напряжения. Оно практически равно амплитуде выпрямленного напряжения. Точное значение - переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора умноженное на 1,4.
Напряжение на выходе фильтра не идеально. Если посмотреть на диаграмму, можно увидеть небольшие пульсации напряжения (или пульсации тока). Это происходит из-за того, что конденсатор между импульсами разряжается. Для многих схем небольшие пульсации напряжения являются допустимыми. Пульсации напряжения можно уменьшить увеличив ёмкость конденсатора. При однополупериодной схеме выпрямления ёмкость конденсаторов надо как минимум удваивать.