10.3.2 Активні фільтри

Розглянуті фільтри на реактивних елементах мають широке застосування, проте мають ряд суттєвих недоліків. Зокрема, створюють інтенсивні перехідні процеси, мають великі габарити і масу. Індуктивність дроселів залежить від струму в навантажені. Отже, при його зміні змінюється коефіцієнт згладжування фільтра. Під час роботи дроселя у навколишньому просторі виникає магнітне поле, яке створює завади для РЕА. Багатьох таких недоліків позбавлені ЗФ на активних компонентах – АЗФ.

Вихідні характеристики електронних ламп, біполярних та польових транзисторів мають майже горизонтальні ділянки (рис.4.5), на яких опір змінному струму (диференціальний опір)r_ДИФ= ∆U/∆Iзначно вищий за опір постійному струму в робочій точці. Тобто виконується одна з головних вимог, які ставляться до елементів фільтра, що і забезпечує необхідну фільтрацію напруги АЗФ. Існує багато різних типів фільтрів на біполярних транзисторах, які відрізняються способом під`єднання транзистора відносно навантаження. Найпростішу схему транзисторного ЗФ, що має широке застосування показано на рис.10.7. Такий АЗФ фактично є емітерним повторювачем (ЕП) на транзисторі VT. На вхід ЕП подається напруга, згладжена за допомогоюRC-фільтра (R1,C1). Відомо, що високі коефіцієнт фільтрації та ККД у RC–фільтрах досягаються лише за великих опорів навантаження (велика стала часу розрядження конденсатора). У поданій схемі навантаженням RC–фільтра є досить великий вхідний опір ЕП, вихідний опір якого невеликий, що і забезпечує великий струм в навантажені R_Н. Пульсація напруги на навантажені буде практично такою ж, як і на конденсаторі С1, оскільки коефіцієнт підсилення ЕП за напругою майже 1. Таким чином, бажаний ефект в такому АЗФ досягається за рахунок використання ЕП як трансформатора провідності, за рахунок чого висока стала часу розряда конденсатора С1 забезпечується великим вхідним опором ЕП і зберігається за великого струму навантаження. Резистор R2 призначений для вибору положення робочої точки на вихідній характеристиці транзистора.

10.4 Стабілізатори напруги

Під дією різних внутрішніх та зовнішніх дестабілізуючих факторів випрямлена напруга на виході фільтрів може змінюватись. Головним чином це обумовлено: - коливаннями рівня напруги у мережі живлення; - зміною струму навантаження; - зміною умов зовнішнього середовища, насамперед температури. Для збереження запрограмованих параметрів РЕА необхідно забезпечити постійну напругу живлення. Тому, зазвичай, між випрямлячем з ЗФ та навантаженням (споживачем) ставлять пристрій, який автоматично підтримує сталу напругу на навантажені – стабілізатор напруги. Для оцінки якості роботи таких пристроїв використовують ряд параметрів.

В ідношення зміни напруги ∆U до її номінального значення Uназивається нестабільністю напруги Z = ∆U/U. Відношення нестабільності на вході стабілізатора до нестабільності на його виході оцінюють коефіцієнтом стабілізації k_CT = Z_ВХ/Z_ВИХ. Відношення зміни вихідної напруги на виході до зміни струму, яка спричинила цю зміну напруги, називають внутрішнім (вихідним) опором стабілізатора. Зміну вихідної наруги стабілізатора під дією зміни температури навколишнього середовища оцінюють за допомогою температурного коефіцієнта напруги ТКН = ∆ U_ВИХ / ∆t⁰.

За принципами дії стабілізатори напруги поділяють на параметричні та компенсаційні.