Методичні вказівки до розв’язування задачі № з. Вибір схеми згладжувального фільтра.

Транзисторні згладжувальні фільтри послідовного типу на основі емітерного повторювача показані на рис. 3.1.

Вибір однієї зі схем, приведеної на рис. 3.1, варто здійснювати за значенням напруги і коефіцієнта згладжування пульсації , обумовленої виразом

. (3.1)

У тому випадку, якщо значення < 100, то найбільш доцільно вибрати схему, зображену на рис. 3.1а, а якщо≥ 100, то береться схема представлена на рис. 3.1б.

Рис. 3.1. Схеми транзисторних згладжувальних фільтрів.

a – з одноланковим колом на вході; б – із дволанковим колом на вході.

Рис. 3.2. Подвійні складені транзистори.

У зв'язку з тим, що струм навантаження фільтрів, що розраховуються, перевищує десятки міліамперів, то у згладжувальних фільтрах зазвичай використовується складений транзистор, утворений каскадним з'єднанням двох чи більш транзисторів. Відомі два способи з'єднання транзисторів у складений. У першому способі використовуються транзистори однакової провідності (див. рис. 3.2 а,б), а в другому - протилежній провідності (див. рис. 3.2 в, г). Складений транзистор, побудований другим способом, називають складеним транзистором з додатковою симетрією.

На рис. 3.2 в, г приведені схеми подвійних складених транзисторів, утворених транзисторами протилежної провідності. Емітер потужного транзистора в цих схемах виконує функцію колектора транзистора, еквівалентного складеного транзистора, а колектор транзистора, з'єднаний з емітером малопотужного транзистора, служить емітером еквівалентного складеного транзистора, тобто тип провідності еквівалентного складеного транзистора визначає малопотужний транзистор.

Крім подвійних складених транзисторів з додатковою симетрією, можна використовувати потрійні і складені транзистори більш високих порядків. У додатку 3 показані варіанти потрійних і зчетверених складених транзисторів, який можна використовувати у згладжувальних фільтрах.

Задаємося зміною струму бази складеного регулюючого транзистора при зміні струму навантаження від нуля допорядку 50 ÷ 150мкА і знайдемо значення мінімально припустимого коефіцієнта підсилення складеного транзистора за формулою

. (3.2)

За коефіцієнтом посилення визначаємо попереднє число і типи транзисторів, що входять у складений регулюючий транзистор. Причому перший транзисторповинен забезпечувати струм колектора, рівний; другий транзистор- струм колектора, рівний(де- коефіцієнт підсилення транзистора); третій транзистор- струм колектора, рівнийі- й транзистор- струм колектора, рівний.

Обрані типи транзисторів, що входять у складений транзистор, варто записати в табл. 3.1 разом з основними їх технічними характеристиками.

Таблиця 3.1

№№ п.п.	Тип транзистора	Провідність	, А		, У	, У
1 2 . . . n

У цьому випадку коефіцієнт підсилення складеного транзистора по струму визначається виразом

, (3.3)

причому його значення повинне бути більше або дорівнювати значенню, розрахованому за формулою (3.2).

Визначивши число транзисторів складеного транзистора, варто накреслити повну схему транзисторного згладжувального фільтра.

Вибір елементів фільтра в розрахунок режиму їх роботи.

Визначимо значення вхідної напруги згладжувального фільтра виходячи з того, що робоча точка не повинна заходити в галузь насичення при мінімальному значені напруги , тобто

, В; (3.4)

, В; (3.5)

, В; (3.5)

де - для різних схем складеного транзистора дорівнює 1,6 ÷ 2,4В;

- коефіцієнт пульсації на вході, виражений у відносних одиницях;

і - межі відносної зміни вхідної напруги, значення яких беруться з табл. 3.4, а значенняівизначаються з наступних співвідношень:

, В; (3.7)

, В; (3.8)

Таблиця 3.4

Для значень	до 10 В	до 20 В	до 30 В	до 40 В
	0,15 0,2	0,1 0,15	0,05 0,1	0,01 0,05

У зв'язку з тим, що струм, що споживається колами дільника, значно менше навантажувального, то . У цьому випадку найбільше значення напруги між колектором і базою транзистора буде

, (3.9)

де - внутрішній опір джерела живлення, обумовлений із співвідношення:

при В;

при 5В.

Для перевірки вірності підбора транзисторів у складений необхідно провести розрахунок ,,ідля кожного з транзисторів. Розрахунок значень цих величин варто проводити за формулами, представленими у табл. 3.5.

Таблиця 3.5

Параметри	Формули для розрахунку параметрів, які входять у складений транзистор
	VT1	VT2	VT3	VT4	…	VTn
Ік макс, А					...
Іб макс, А					...
Іке макс, А					...
Рк, Вт					...

Примітка. В таблиці індексами 1, 2, 3, 4 позначалися величини параметрів, що відносяться відповідно до транзисторів ,,і.

За обчисленим значенням параметрів І_кмакс, І_бмакс, U_кемакс,, Р_к, а також значенню розрахованому за виразом (3.9), перевіряється вірність вибору транзисторів, а правильність визначення числа транзисторів, що входять у складений, перевіряється по виконанню умови, щоб струм бази останнього був менше З ÷ 5 мА.

Для визначення значення опорів резисторів фільтра ізадаємося величиною струму через резистор. Струм через резистор приймаємо рівним на порядок більше струму бази складеного транзистора, тобто

, А. (3.10)

Тоді

, Ом; (3.11)

, Ом; (3.12)

За обчисленим значенням івибираємо найближчі номінали за ГОСТ, а для схем, представлених на рис. 3.1б,іобчислюються за наступною формулою:

, Ом; (3.13)

і визначаються їх номінальні значення за ДСТ.

Розрахунок значення ємності або конденсаторапроводять, виходячи із значення коефіцієнта фільтрації

(3.14)

і частоти пульсації випрямленої напруги заформулою

, мкФ. (3.15)

Правильність вибору номінального значення ємності конденсатора за ДСТ перевіряється по виконанню умови

, (3.16)

де - опір колектора в схемі з загальним емітером, значення якого визначається з вихідних характеристик транзистора.

За обчисленим значенням і, а також,іперевіряється, чи відповідає розрахований фільтр завданню задачі, тобто чи виконується умова

. (3.17)

Після виконання всіх розрахунків по задачі результати обчислень необхідно оформити відповідно до рекомендацій, викладеними наприкінці методичних указівок до розв’язання задачі №1.