Сглаживающие фильтры

Рассмотренные схемы выпрямления переменно­го тока позволяют получать выпрямленное, но пуль­сирующее напряжение. Для питания электронных приборов пульсирующее напряжение непригодно: оно создает фон переменного тока, вызывает искажения сигналов и приводит к неустойчивой работе прибо­ров. Для устранения пульсаций (сглаживания) при­меняют сглаживающие фильтры.

Сглаживающий фильтр состоит из реактивных элементов: конденсаторов и катушек индуктивности (дросселей). Сущность работы сглаживающего фильтра состоит в разделении пульсирующего тока i(t) на постоянную 1₀ и переменную /_ составляющие (рис. 8.13). Постоянная составляющая направляется в нагрузку, а нежелательная переменная, замыкается через конденсатор, минуя нагрузку.

Рис. 8.13

Физическая сущность работы в фильтре конден­сатора и дросселя состоит в том, что конденсатор (обыч­но большой емкости), подключенный параллельно нагрузке, заряжается при нарастании импульсов вып­рямленного напряжения и разряжается при их убы­вании, сглаживая тем самым его пульсации. Дрос­сель, наоборот, при нарастании импульсов выпрямлен­ного тока в результате действия ЭДС самоиндукции задерживает рост тока, а при убывании импульсов за­держивает его убывание, сглаживая пульсации тока в цепи нагрузки. С другой стороны, конденсатор и дрос­сель можно рассматривать как некие резервуары энер­гии. Они запасают ее, когда ток в цепи нагрузки пре­вышает среднее значение, и отдают, когда ток стре­мится уменьшиться ниже среднего значения. Это и приводит к сглаживанию пульсаций.

Экспериментальная часть

Задание 1

Снять вольтамперную характеристику полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях.

Порядок выполнения эксперимента

• К диоду (рис.8.16) при прямой полярности приложите напряжение постоянного тока U_ПР, величины которого указаны в табл. 8.1, измерьте с помощью мультиметра соответствующие токи I_ПР и их значения занесите в таблицу. Используйте при этом схему измерения с погрешностью по току.

в

Рис.8.14

Таблица 8.1

UПР, В	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,65	0,7	0,75
IПР, мА

• Измените полярность диода, переключите вольтметр для измерений с погрешностью по напряжению как показано на рис. 8.14 б и повторите эксперимент при величинах обратных напряжений, указанных в табл. 8.2. Для получения напряжений больше 15 В соедините два источника последовательно.

Таблица 8.2

UОБР, В	0	2,5	5	10	15	20	25	30
IОБР, мкА

Точные измерения обратного тока (I_ОБР) возможны только с помощью высокочувствительного мультиметра.

• П еренесите измеренные данные из таблиц на график (рис.8.15) и постройте вольтамперную характеристику диода.

Рис.8.15

Задание 2

Исследовать выпрямительное действие полупроводникового диода в составе однополупериодного выпрямителя, используя виртуальные приборы (либо мультиметры и осциллограф в варианте стенда без компьютера).