Anti-aliasing filtrai ir įtampos stabilizatoriai

Išlyginamieji filtrai skirti sumažinti ištaisytos įtampos pulsaciją. Ripple išlyginimas įvertinamas išlyginimo koeficientu q.

Pagrindiniai išlyginamųjų filtrų elementai yra kondensatoriai, induktoriai ir tranzistoriai, kurių nuolatinės ir kintamosios srovės varža skiriasi.

Priklausomai nuo filtro elemento tipo, skiriami talpiniai, indukciniai ir elektroniniai filtrai. Pagal filtravimo nuorodų skaičių filtrai skirstomi į vienos nuorodos ir kelių saitų.

Talpinis filtras yra didelės talpos kondensatorius, sujungtas lygiagrečiai su apkrovos rezistoriumi Rn. Kondensatorius turi didelę nuolatinės srovės varžą ir mažą kintamosios srovės varžą. Panagrinėkime filtro veikimą pusės bangos lygintuvo grandinės pavyzdyje (1 pav., a).

1 pav. Vienfazis pusbangis lygintuvas su talpiniu filtru: a) grandinė b) veikimo laiko diagramos

Kai laiko intervalu t0 — t1 teka teigiama pusbangis (2.63 pav., b), teka apkrovos srovė (diodo srovė) ir kondensatoriaus įkrovimo srovė.Kondensatorius įkraunamas ir momentu t1 įtampa kondensatoriuje viršija antrinės apvijos įtampos kritimą — diodas užsidaro ir laiko intervale t1 — t2 srovę apkrovoje suteikia kondensatoriaus iškrova. Che. srovė apkrovoje teka nuolat, o tai žymiai sumažina ištaisytos įtampos pulsaciją.

Kuo didesnė kondensatoriaus Cf talpa, tuo mažesnis sužadinimas. Tai lemia kondensatoriaus iškrovimo laikas — iškrovos laiko konstanta τ = СfRн. Esant τ> 10, išlyginimo koeficientas nustatomas pagal formulę q = 2π fc m Cf Rn, kur fc – tinklo dažnis, m – ištaisytos įtampos pusės periodų skaičius.

Esant mažoms apkrovos galioms, rekomenduojama naudoti talpinį filtrą su didelės varžos RH apkrovos rezistoriumi.

Indukcinis filtras (droselis) jungiamas nuosekliai su Rn (3 pav., a). Induktyvumas turi mažą nuolatinės srovės varžą ir didelę kintamosios srovės varžą. Ripple išlyginimas remiasi savaiminės indukcijos reiškiniu, kuris iš pradžių neleidžia srovei didėti, o vėliau palaiko ją mažėdamas (2 pav., b).

2 pav. Vienfazis pusbangis lygintuvas su indukciniu filtru: a) grandinė, b) veikimo laiko diagramos

Indukciniai filtrai naudojami vidutinio ir didelio galingumo lygintuvuose, tai yra lygintuvuose, veikiančiuose su didelėmis apkrovos srovėmis.

Išlyginimo koeficientas nustatomas pagal formulę: q = 2π fs m Lf / Rn

Talpinio ir indukcinio filtro veikimas pagrįstas tuo, kad tekant tinklo suvartojamai srovei, kondensatorius ir induktorius kaupia energiją, o kai iš tinklo nėra srovės arba ji mažėja, elementai duoda sukauptos energijos išjungimas, išlaikant srovę (įtampą) apkrovoje.

Kelių jungčių filtrai naudoja tiek kondensatorių, tiek induktorių išlyginimo savybes. Mažos galios lygintuvuose, kur apkrovos rezistoriaus varža yra keli kOhm, vietoj droselio Lf įtraukiamas rezistorius Rf, kuris žymiai sumažina filtro masę ir matmenis.

3 paveiksle pavaizduoti LC ir RC kopėčių filtrų tipai.

3 pav. Kelių jungčių filtrai: a) L formos LC, b) U formos LC, c) RC filtras

Stabilizatoriai skirti stabilizuoti pastovią apkrovos įtampą (srovę), kai svyruoja tinklo įtampa ir keičiasi apkrovos suvartojama srovė.

Stabilizatoriai skirstomi į įtampos ir srovės stabilizatorius, taip pat parametrinius ir kompensacinius. Išėjimo įtampos stabilumas vertinamas stabilizavimo koeficientu Kst.

Parametrinis stabilizatorius, pagrįstas elemento su netiesine charakteristika naudojimu - puslaidininkinis zenerio diodas.Zener diodo įtampa yra beveik pastovi, žymiai pasikeitus atvirkštinei srovei per įrenginį.

Parametrinio stabilizatoriaus grandinė parodyta 4 pav. Įėjimo įtampa UBX paskirstoma tarp ribojančio rezistoriaus Rlim ir lygiagrečiai sujungto zenerio diodo VD bei apkrovos rezistoriaus Rn.

4 pav. Parametrinis stabilizatorius

Didėjant įėjimo įtampai, padidės srovė per zenerio diodą, o tai reiškia, kad padidės srovė per ribojantį rezistorių ir jame įvyks didesnis įtampos kritimas, o apkrovos įtampa išliks nepakitusi.

Parametrinio stabilizatoriaus Kst yra 20–50. Šio tipo stabilizatorių trūkumai yra mažos stabilizavimo srovės ir mažas efektyvumas.

Parametriniai stabilizatoriai naudojami kaip pagalbiniai įtampos šaltiniai, taip pat kai apkrovos srovė yra maža - ne daugiau kaip šimtai miliamperų.

Kompensuojantis stabilizatorius naudoja kintamą tranzistoriaus varžą kaip ribojantį rezistorių. Didėjant įėjimo įtampai, didėja ir tranzistoriaus varža, atitinkamai mažėjant įtampai, varža mažėja. Tokiu atveju įtampa apkrovoje išlieka nepakitusi.

Tranzistorių stabilizatoriaus grandinė parodyta 5 pav. Išėjimo įtampos URn reguliavimo principas pagrįstas reguliavimo tranzistoriaus VT1 laidumo pasikeitimu.

5 pav. Kompensuojamojo įtampos reguliatoriaus schema

Ant tranzistoriaus VT2 sumontuota įtampos palyginimo grandinė ir nuolatinės srovės stiprintuvas. Matavimo grandinė R3, R4, R5 yra įtraukta į jos bazinę grandinę, o atskaitos įtampos šaltinis R1VD – į emiterio grandinę.

Pavyzdžiui, padidėjus įėjimo įtampai, padidės ir išėjimas, o tai padidins įtampą tranzistoriaus VT2 bazėje, o tuo pačiu metu emiterio VT2 potencialas išliks toks pat.Dėl to padidės bazinė srovė, taigi ir tranzistoriaus VT2 kolektoriaus srovė - sumažės tranzistoriaus VT1 bazinis potencialas, tranzistorius užsidarys ir jame nukris didesnis įtampa, o išėjimo įtampa sumažės. lieka nepakitę.

Šiandien stabilizatoriai gaminami integrinių grandynų pavidalu. Tipiška integruoto stabilizatoriaus įjungimo schema parodyta 6 paveiksle.

6 pav. Tipinė įmontuoto įtampos stabilizatoriaus įjungimo schema

Stabilizatoriaus mikroschemos išėjimų žymėjimas: «IN» — įėjimas, «OUT» — išėjimas, «GND» — bendras (dėklas). Jei stabilizatorius yra reguliuojamas, tada yra „ADJ“ išėjimas - reguliavimas.

Stabilizatoriaus pasirinkimas grindžiamas išėjimo įtampos verte, maksimalia apkrovos srove ir įėjimo įtampos kitimo diapazonu.