Цель работы

Закрепление и углубление знаний о транзисторных сглаживающих фильтрах (ТСФ).

Приобретение практических навыков измерения основных параметров ТСФ.

2.2 Методические указания по организации самостоятельной работы студентов:

При подготовке к выполнению лабораторной работы следует изучить соответствующие разделы учебников [1, 2, 3, 5].

Сглаживающим фильтром (СФ) называют устройство, подключаемое к вентильной группе с целью снижения пульсаций выпрямленного напряжения до заданной величины. Различают пассивные и активные СФ.

Фильтрующие свойства схем СФ оцениваются коэффициентом фильтрации , где и - напряжения пульсаций на входе и выходе СФ. Коэффициент, учитывающий уменьшение постоянного напряжения – это коэффициент сглаживания:

,

где ; .

Необходимо доказать равенство . Таким образом, любой СФ может быть представлен двумя эквивалентными схемами: по переменному току () и постоянному току (), где - полезная мощность на выходе, а - на входе СФ.

Нужно иметь четкое представление о том, что схемы СФ являются, по сути, интегрирующими устройствами, фильтрующие свойства которых зависят от степени сглаживания (отфильтровывания) переменных составляющих выпрямленного напряжения.

В связи с широким использованием в радиоустройствах мощных транзисторов и микросхем возникла проблема фильтрации выпрямленного напряжения при больших токах нагрузки (). Эффективность RC-фильтров резко падает с увеличением за счет уменьшения его КПД и постоянной времени разряда .а в Г- образном LC-фильтре – за счет насыщения дросселя. В этом случае применяют активные фильтры. В них активный элемент – транзистор – может играть роль либо эквивалентной емкости, либо индуктивности. Соответственно различают активные СФ с эмиттерной и коллекторной нагрузками (рис.2.1).

Использование эмиттерного повторителя на составном транзисторе (схема Дарлингтона) позволяет существенно увеличить КПД Г- образного RC- фильтра, так как через R4 протекает постоянный ток , где и - коэффициент усиления по току VT2 и VT3. Значит, величину R4 можно выбрать достаточно большой, и вместе с этим получить большое значение . С другой стороны, поскольку ток течет через VT3, а не через R4, данный фильтр обеспечивает большое значение (сотни и тысячи) при больших токах нагрузки (десятки, сотни ампер).

На рис. (2.1б) транзистор VT1 играет роль эквивалентной индуктивности, так как при данной схеме включения его сопротивление по переменному току намного больше, чем по постоянному. Учитывая, что , можно определить:

[Гн].

С помощью R2 и R1 можно регулировать . Благодаря данному включению транзисторов VT2 и VT3 происходит разделение путей постоянного тока нагрузки, который протекает через коллекторно-эмиттерный переход транзистора и переменного тока пульсаций, который проходит через цепочку пассивных RC-фильтров и поступает в нагрузку через базово - эмиттерный

а

б

в

Рисунок 2.1 - Исследование схем ТСФ:

а – источник электропитания;

б – ТСФ с коллекторной нагрузкой;

в – ТСФ на составном транзисторе с эмиттерной нагрузкой.

переход согласующего транзистора схемы Дарлингтона. Основной недостаток указанных схем – их чувствительность к перегрузкам по току и КЗ нагрузки. Требуются специальные устройства для защиты данных ТСФ от КЗ, что усложняет схему фильтров.

Подготовку к выполнению лабораторной работы следует завершить предварительным ознакомлением с лабораторным макетом и измерительной аппаратурой.

Методика исследования ТСФ включает измерение коэффициента сглаживания фильтров и снятие их внешних характеристик.

Необходимо выполнить индивидуальное задание по расчету режима работы ТСФ с коллекторной нагрузкой (исходные данные приведены в табл. 2.1).

Следует подготовить бланк отчета, занести в него схемы ТСФ, таблицы.

 

Таблица 2.1

Вариант расчета
, В
, мА
, В
, мА
, В	4,5	5,5	7,5	6,6	5,6
, В		2,5						4,4

 

Расчет параметров ТСФ:

Входная и выходная мощность ТСФ: ; .

Коэффициент полезного действия ТСФ: .

Коэффициент фильтрации ТСФ: .

Коэффициент сглаживания ТСФ: .

Эквивалентная индуктивность транзистора VT1:

,

где 1; С7=50 мкФ;

Гн.

Результаты расчета занесите в табл. 2.2 для экспериментальной проверки.

 

Таблица 2.2

Параметры	, В	, мА	, В	, мА
Расчет
Эксперимент: ТСФ с коллекторной нагрузкой
ТСФ с эмиттерной нагрузкой