Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”
Кафедра защиты информации
РЕФЕРАТ
на тему:
«СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ»
МИНСК, 2009
Сглаживающими считают фильтры, пропускающие с малым ослаблением постоянную составляющую и с большим ослаблением переменную составляющую.
Качество сглаживающего фильтра (СФ) характеризуется следующими величинами:
(1)
(2)
Коэффициент сглаживания:
(3)
Коэффициент сглаживания учитывает подавление пульсаций и передачу постоянной составляющей U.
Для устройств, беспрепятственно передающих постоянную составляющую, коэффициент сглаживания – это деление пульсаций между нагрузкой и фильтром (при этом считается, что ).
- коэффициент деления (4)
При расчёте коэффициента сглаживания применяются различные определения коэффициента пульсаций. Интенсивность пульсации оценивают различными способами – вычисляют:
- действующее значение U;
- амплитуду ;
- значение ;
(5)
По частотному составу различают:
- низкочастотную пульсацию (<300Гц)
- высокочастотную пульсацию (>300Гц).
Применяются разнообразные фильтры:
по принципу действия:
а) пассивные
б) активные
по степени сложности:
а) простые (однозвенные)
б) сложные (многозвенные или резонансные);
по виду элементов:
а) LC-фильтры
б) RC-фильтры.
При проектировании фильтров как и при проектировании других электронных систем и устройств используются общесистемные критерии оптимальности:
- минимальная стоимость;
- минимальная масса;
- минимальные габариты;
Минимизация сводится к минимизации суммарной ёмкости и индуктивности.
Пассивные сглаживающие фильтры
Строится на индуктивностях, емкостях, сочетаниях активных сопротивлений и емкостей.
L-фильтры
Простейший пассивный фильтр: L-фильтр.
Для него справедливы следующие соотношения:
(6)
(7)
(8)
(9)
С-фильтр
Рисунок 1
Для него справедливы следующие соотношения:
(10)
(11)
(12)
(13)
Из формулы (13) следует, что С-фильтр эффективен в выпрямителях с малым количеством m импульсов за период выпрямленного напряжения и в устройствах с малым током нагрузки, т.о. область применения С-фильтра противоположна применению L-фильтра.
При необходимости достижения повышенного коэффициента сглаживания, применяют LC-фильтры.
LС-фильтры.
LC-фильтры могут быть:
- однозвенные;
- Г-образные;
- П-образные;
- многозвенные;
Рисунок 2
Для Г-образных фильтров:
(14)
В данном случае, в отличие от случая использования L- или C-фильтров по заданному коэффициенту сглаживания непосредственно рассчитать необходимые значения L и C, пользуясь формулой для не удаётся, но может быть определено следующее:
(15)
П-образные LC-фильтры можно рассматривать как последовательность включения простого С-фильтра и Г-образного LC-фильтра.
(16)
Для многозвенного LC-фильтра:
(17)
В теории фильтров показано, что если зафиксировано дозволенное значение суммарной индуктивности и суммарной емкости фильтра, то максимальное значение коэффициента сглаживания в многозвенном фильтре достигается при одинаковых индуктивностях и емкостях в каждом звене.
Количество звеньев многозвенных фильтров выбирается исходя из критерия оптимальности. Фильтры с минимальной стоимостью содержат иное количество звеньев, чем фильтры с минимальными массой и габаритами.
Коэффициент сглаживания можно повысить, используя резонансное явление и основанный на нем LC-фильтр.
Резонансные LС-фильтры.
Рисунок 3
(18)
(19)
(20)
, (21)
где
Возможна схема с использованием последовательного резонанса (рисунок 4).
Рисунок 4
(22)
(23)
Использование резонансных LC-фильтров позволяет в 2-3 раза увеличить коэффициент сглаживания против LC-фильтров со сравнительными затратами.
Однако резонансные фильтры сложны в настройке и могут расстроится из-за старения элементов, за счет изменения тока I подмагничивания дросселя.
С использованием реактивностей могут быть построены и фильтры с компенсацией переменной составляющей.
Недостатки: значительные масса и габариты, обусловленные в основном конструктивными особенностями L (дросселя). Поэтому в маломощных выпрямителях со слабым током нагрузки широко применяются RC-фильтры.
RC сглаживающие фильтры.
а) б)
Рисунок 5
(24)
RC-фильтры в своем схемном очертании и аналитическом описании во многом подобны соответствующим LC-фильтрам.
Достоинства:
-простота;
-малые габариты.
Недостаток: невозможность использования в цепях с большими токами из-за недопустимых падений напряжения на сопротивлении фильтра, действующих при больших токах нагрузки .
Общий недостаток LC- и RC-фильтров является трудность получения больших коэффициентов сглаживания.
Значительный коэффициент сглаживания обеспечивают активные сглаживающие фильтры.
Активные сглаживающие фильтры
Активные фильтры строятся с использованием электронных ламп по 2 схемам:
- с последовательным включением регулировочного элемента (РЭ);
- с параллельным включением РЭ;
Рассмотрим полупроводниковые варианты таких фильтров.
Транзисторный активный сглаживающий фильтр с последовательным включением РЭ.
Работа фильтра основана на том, что промежуток коллектор-эмиттер имеет большое сопротивление для переменного тока, или сравнительно небольшое для постоянного, задаваемого рабочей точкой (током базы). Для уменьшения проникновения пульсации в управляющую сеть базы, фильтр R-базы С-фильтра можно усложнить (добавить с ). Кроме этого, вместо VT можно использовать схему РЭ, чтобы уменьшить ток I по сопротивлению .
(25)
Недостаток: необходимость пропускания мощного тока нагрузки через VT.
Данный недостаток исключает VT-фильтр с параллельным включением РЭ.
Транзисторный активный сглаживающий фильтр с параллельным включением РЭ.
Рисунок 6
Схема с последовательным включением (по отношению к нагрузке) VT предъявляет высокие требования к пропускной способности этого VT по току. Кроме того на VT рассеивается значительная мощность, что снижает КПД устройства.
В схеме с параллельным включением VT, этот VT может быть маломощным, но на добавочном сопротивлении при больших токах нагрузки действует значительное падение напряжения и потери мощности.
Схема с параллельным включением VT предпочтительнее в маломощных устройствах и при импульсном потреблении энергии.
Недостаток: трудность обеспечения значительных мощностей.
В технической электронике во многих случаях требуется регулируемое выходное напряжение источника питания (или ток). Кроме того, из-за нестабильности (непостоянства) напряжения U первичного источника питания меняется и U ИВЭП, что может оказаться для потребителя неприемлемо. В этих случаях оказывается целесообразным регулировать и стабилизировать U и I ИВЭП.
ЛИТЕРАТУРА
Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. - Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200
Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Под ред. А.Я.Шихина: Учебник. – М.: Энергоиздат, 200– 336 с.
Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. – 400 с.
Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с.
Другие работы по теме:
Что нужно делать, что бы улучшить экологию нашей планеты
В первую очередь надо в общественных местах соблюдать чистоту и поставить мусорные урны. В своём доме при накопление мусора его необходимо выкидывать в отделённые для этого места, или просто сжечь. На заводах и фабриках на трубы, через которые выходят в атмосферу ядовитые газы, ставить специальные решётки для фильтрации выходящего воздуха
Как устроены МСЗ
Устройство сжигателя мусора. Типичная схема современного мусоросжигательного завода с рекуперацией энергии и очисткой отходящих газов.
Амплитудный детектор
Амплитудный детектор как радиотехническое устройство, в котором детектирование может осуществляться как в нелинейных, так и в линейных цепях с периодически изменяющимися параметрами; его функциональная схема. Определение величины прямого напряжения.
Выпрямители электрического тока
Выпрямитель электрического тока — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.[1][2]
Условия фильтрации для реактивных лестничных четырехполюсников
Сущность и виды электрических фильтров, их классификация по физическим свойствам и элементной базе. Реактивный двухполюсник, его характеристики, общие правила анализа. Условия фильтрации для реактивных четырехполюсников. Способы определения типа фильтров.
Электрические фильтры
Электрическими частотными фильтрами называются четырехполюсники, ослабление которых в некоторой полосе частот мало, а в другой полосе частот -- велико. Диапазон частот, в котором ослабление мало, называется полосой пропускания, а диапазон частот, в котором ослабление велико -- полосой задерживания.
Инженерный расчёт активных фильтров
Проектирование четырех типов активных фильтров: нижних и высоких частот четвертого порядка, полосового и заграждающего. Работоспособность и соответствие поставленным требованиям. Применение в электронных устройствах, средствах связи, источниках питания.
Фильтр
Отмывка ионообменного материала от регенерационного раствора и продуктов регенерации производится в направлении сверху вниз. Фильтры ионитные параллельно-точные первой ступени для Н-катионирования представляют собой вертикальный однокамерный цилиндрический аппарат, состоящий из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов, запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.
Сочинения на свободную тему - Человек цивилизация земля
Человек это часть природы. В результате развития цивилизации человек стал сильнее и поставил себя выше природы. Вправе ли он так делать. Ведь питается он плодами земными опустошает недра земли вырубывает леса фильтры воздуха дышит кислородом выбра alignjustifyЧеловек это часть природы.
Деревья - наши друзья
Деревья - наши друзья. Они помогают нам всем! Как приятно смотреть на их высокие крепкие стволы, раскидистые ветки, яркую листву! Весной на деревьях распускаются почки и радуют глаз прохожих, поднимая им расположение духа.
Человек, цивилизация, земля сочинение-рассуждение
Автор: Сочинения на свободную тему Человек — это часть природы. В результате развития цивилизации человек стал сильнее и поставил себя выше природы. Вправе ли он так делать? Ведь питается он плодами земными: опустошает недра земли; вырубает леса — фильтры воздуха; дышит кислородом, выбрасывая в атмосферу тонны вредных химических веществ; пьет воду, в которую сливаются заводские отходы; питается продуктами, выращенными на отравленной земле.
Ленточка из шотландки
«Ле́нточка из шотла́ндки» «Тарта́новая ле́нта» , англ. The Tartan Ribbon) — первое в истории достоверное цветное фотографическое изображение, полученное Джеймсом Клерком Максвеллом методом тройной экспозиции и продемонстрированное им в ходе лекции на тему особенностей цветового зрения в лондонском Королевском институте (англ.)русск. 17 мая 1861 года.
О «структурировании» культурного «пространства»
Не только наше сознание, но и душа – весьма склонны к математике. Мы воспринимаем мир через сеть так называемых «семантических фильтров», которые почему-то математизируют наше восприятие.
Сглаживающие фильтры 3
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ» Кафедра ЕНД
Расчёт двухполупериодного источника питания.
Вариант N 8. Домашнее контрольное задание N 3. Расчёт двухполупериудного выпрямителя. Цель расчета выпрямителей: определить токи и напряжения обмоток трансформатора, его мощность выбрать диоды и найти емкость конденсаторов фильтра. Надо отметить, что в большинстве случаев применяют простейшие фильтры в виде конденсатора большой емкости.
Источники питания электронных устройств
Функции источников питания электронных устройств. Основные параметры однофазных выпрямителей и сглаживающих фильтров. Расчет однофазных мостовых выпрямителей, работающих на емкостных и Г- образных фильтрах RC, расчет резистивно-емкостных фильтров.
Моделирование пассивных и активных фильтров
Министерство образования и науки Украины Моделирование пассивных и активных фильтров ЦЕЛЬ РАБОТЫ Пользуясь программной средой Electronics Workbench смоделировать: пассивные фильтры низкой частоты (ФНЧ), однозвенные и двухзвенные; пассивные фильтры высокой частоты (ФВЧ), однозвенные и двухзвенные; полосовой и режекторный фильтры (ППФ); активный ФНЧ на ОУ; активный ФВЧ на ОУ; полосовой фильтр активного типа.
Сглаживающие фильтры 2
Сглаживающие фильтры Выпрямители в очень редких случаях работают только на чисто активную нагрузку. Это связано с тем, что большие пульсации выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя не устраивают потребителя, поэтому между нагрузкой и выходом выпрямителя включают сглаживающий фильтр. Пульсирующее выпрямленное напряжение содержит постоянную и переменную составляющие.
Расчет и моделирование цифрового фильтра
Изучение сущности цифровой фильтрации - выделения в определенном частотном диапазоне с помощью цифровых методов полезного сигнала на фоне мешающих помех. Особенности КИХ-фильтров. Расчет цифрового фильтра. Моделирование работы цифрового фильтра в MatLab.
Расчет полосового фильтра
Особенности современной радиотехники под фильтрацией сигналов на фоне помех. Классификация электрических фильтров. Основные методы реализации заданной передаточной функции пассивной цепи. Этапы проектирования фильтра. АЧХ идеального полосового фильтра.
Моделирование пассивных и активных фильтров
Моделирование пассивных фильтров низкой частоты: однозвенных и двухзвенных. Пассивные и активные высокочастотные фильтры. Параметры элементов трехконтурного режекторного фильтра. Описание полосового фильтра активного типа. Электрическая схема фильтра.
Выпрямительные устройства и их характеристики
Структурная схема и параметры выпрямителей, вентильная группа, сглаживающие фильтры и стабилизатор напряжения. Схемы, принцип действия, параметры и характеристики однофазных выпрямителей, сравнение двухполупериодных выпрямителей с однополупериодными.
Теория основы построения вычислительных комплексов и систем
Изучение инвертирующей и неинвертирующей схем. Синусоидальный вид выходного сигнала. Интегратор и дифференциатор. Поведение обеих схем при подаче прямоугольных и гормональных импульсов. Понятие инерционности транзистора. Фильтры низких и высоких частот.
Показатель рН
Одним из факторов, характеризующих состояние воды, является показатель количества водородных ионов, находящихся в воде, и обозначаемый через рH. Значению рН аквариумисты обычно уделяют внимание только в период нереста рыб.