20. Принцип работы фильтров с резонансными контурами.

Разновидностью Г-образных LC-фильтров являются резонансные фильтры. Они обеспечивают высокий коэффициент сглаживания для одной из частот напряжения пульсаций. Фильтры, основанные на использовании резонанса токов, называются фильтрами-пробками, так как они (при последовательном включении параллельного резонансного LC -контура с нагрузкой, рис. 3.5,а) сильно ослабляют токи резонансной частоты. У них резонансное сопротивление LC -контура может быть значительно больше индуктивного сопротивления дросселя на той же частоте. Поэтому они обеспечивают лучшую фильтрацию, чем обычные LC -фильтры.

Фильтры, основанные на резонансе напряжений, называются режекторными. У режекторного фильтра (рис. 3.5,б) цепочка L₁C₁ при резонансе имеет минимальное сопротивление, которое может быть меньше емкостного сопротивления конденсатора С, что улучшает сглаживание пульсаций напряжения.

В фильтре-пробке ток с частотой пульсаций замыкается через конденсатор С. Для токов с частотой пульсаций больше резонансной контур будет иметь сопротивление емкостного характера и фильтр превращается в емкостный делитель напряжения. Для токов с частотой ниже резонансной сопротивление контура носит индуктивный характер и резонансный фильтр превращается в обычный Г-образный LC-фильтр.

Рис. 3.5. Резонансные фильтры: а – фильтр с включением параллельного контура (фильтра пробки) вместо дросселя; б – фильтр с включением последовательного контура (режекторного фильтра) вместо конденсатора; в – фильтр с применением фильтра пробки и режекторного фильтра

В схеме резонансного фильтра рис. 3.5,в использованы фильтр-пробка и режекторный фильтр, что дает повышенную фильтрацию. При необходимости ослабления нескольких частот параллельно нагрузке подключают режекторные фильтры, настроенные на эти частоты.

Резонансные фильтры настраивают в резонанс на подавление наиболее интенсивной гармоники. Индуктивность катушки фильтра зависит от величины протекаемого по ней тока. Поэтому при изменении тока нагрузки контур фильтра расстраивается и сглаживание пульсаций ухудшается. Этот недостаток резонансных фильтров ограничивает их применение.

21. Транзисторные сглаживающие фильтры.

Фильтры на реактивных элементах имеют объем и массу, соизмеримые с таковыми трансформатора. Транзисторные фильтры не имеют дросселя, значительно меньше по объему и массе и могут обеспечить малое выходное сопротивление. Принцип действия транзисторных фильтров основан на использовании выходной характеристики транзистора (рис. 3.6). При выборе рабочей точки А транзистора после перегиба выходной характеристики сопротивление между коллектором и эмиттером постоянному току R_СТ = U_К/I_К будет меньше, чем сопротивление переменному току R_ДИН = ΔU_К / ΔI_К . Поэтому транзистор можно использовать вместо дросселя в схеме фильтра.

Рис. 3.6. Коллекторная характеристика транзистора

Транзисторные фильтры различают с последовательным и параллельным подключением нагрузки к транзистору. Чаще используется последовательное включение нагрузки, при этом она может быть включена в цепь коллектора или эмиттера.

На рис. 3.7 приведен транзисторный фильтр с нагрузкой R_Н , включенной в цепь коллектора. При больших изменениях входного напряжения ток коллектора изменяется незначительно (рис. 3.6) и пульсации на нагрузке будут меньше, чем на входе фильтра. Смещение на базе транзистора создается от постоянной составляющей выпрямленного напряжения (резистор R₂ на рис. 3.7). Резистор R₁ обеспечивает термостабилизацию схемы.

Рис. 3.7. Транзисторный фильтр с нагрузкой в цепи коллектора

Достоинства транзисторных фильтров: большие значения коэффициента сглаживания и сопротивления для низкочастотных составляющих.

Недостатки транзисторных фильтров: низкий КПД и зависимость коэффициента сглаживания от температуры.