3.5. Контрольні питання

1. Вказати призначення фільтрів, що згладжують, і основні вимоги до них.

2. Укажіть основні параметри фільтрів, що згладжують.

3. Як впливає характер навантаження на роботу випрямляча?

4. Як залежить коефіцієнт фільтрації від опору навантаження?

5. З яких міркувань вибирають опор в – фільтрах?

6. Який вид має зовнішня характеристика випрямляча з ємнісним й індуктивним фільтром?

7. Чи можна за відомим коефіцієнтом фільтрації розрахувати параметри елементів ланки фільтра?

Лабораторна робота № 4 дослідження роботи транзисторного фільтра

Мета роботи. Вивчити роботу транзисторного фільтра, що згладжує.

4.1. Програма роботи

Дослідити залежності коефіцієнтів пульсації й фільтрації від опору навантаження.

Оцінити форму напруги на виході фільтра й характер зміни її від параметрів схеми.

4.2. Короткі відомості з теорії

Особливу групу фільтрів, що згладжують, являють собою транзисторні фільтри, у яких для придушення пульсацій випрямлених напруг, використається транзистор, що працює в активному режимі.

Зображена на рис. 4.1 схема транзисторного фільтра еквівалентна П-подібному LC-фільтру. Регулюючий транзистор включений послідовно з навантаженням і виконує роль дроселя. Використання транзистора замість дроселя засноване на тім, що при підтримці незмінним струму емітера, тобто коли робоча точка рис. 4.2 перебуває на одній статичній характеристиці, транзистор чинить малий опір постійному струму , який становить кілька десятків Ом, і дуже великий опір змінному струму , який становить кілька десятків тисяч Ом.

(4.1)

(4.2)

За своєю згладжуючою дією транзистор рівноцінний дроселю з дуже великою індуктивністю, порядку кілька десятків Генрі. Застосування такої схеми дає значний виграш у вазі й габаритах фільтра, особливо при великих значення .

Коло забезпечує сталість струму емітера, тому що постійна часу її значно більша за період вхідної змінної напруги. У цьому випадку напруга на конденсаторі за період частоти пульсацій не встигає істотно змінитися, що забезпечує сталість струмів емітера й бази. Резистор дозволяє встановити режим транзистора по постійному струмі (вибір робочої точки). Конденсатори і є елементами П-подібного фільтра.

Недоліками транзисторних фільтрів є низький КПД внаслідок втрат постійної напруги на транзисторі (опір транзистора постійному струму більше, ніж активний опір дроселя), а також залежність коефіцієнта фільтрації від температури. Транзисторні фільтри використаються в мікроелектроніці як елементи складних схем, забезпечуючи стабілізацію вхідної напруги. Отже в потужних схемах використання транзисторних фільтрів неможливо. До того ж індуктивно-ємнісні фільтри є більш надійними і стійкими до коливань в мережі.

Рис. 4.1. Схема транзисторного фільтру

Рис. 4.2. Вихідні характеристики біполярного транзистору

4.3. Порядок виконання роботи

1. Підготувати стенд для дослідження транзисторного фільтра, що згладжує, підключити навантаження до випрямляча через транзисторний фільтр, блок 3:

а) зібрати блок-схему (рис.2.5) з використанням блоків В – випрямляча, Ф – фільтрів, Н – навантаження. Блоки з‘єднати між собою послідовно;

б) зібрати схему двонапівперіодного випрямляча із середньою точкою (порядок дій є аналогічним даному в лабораторній роботі № 1), блок В;

в) підготувати до роботи блок фільтрів Ф, встановлюючи тумблер в положення 1, а всі інші тумблери в нижнє положення. Значення опору в колі тумблера обрати мінімальним;

г) забезпечити максимальне завантаження випрямляча, встановлюючи перемикач Пн блоку Н в положення 16;

д) підключити вимірювальні прилади: амперметри А2, ; вольтметри V2, (блоки В та Н);

е) підключити осцилограф до гнізд Х3, Х4 блоку Ф та включити його в живлячу мережу;

ж) показати зібрану схему викладачу;

з) підключити живлячу напругу до стенду, включити тумблери , й установити за допомогою регулятора напругу 160 В на первинній обмотці трансформатору Тр3 блоку В з урахуванням того, щоб напруга на вторинній обмотці не перевищувала 24 В.

2. Досліджувати роботу транзисторного фільтра.

а) перемикач навантаження Пн встановити в положення 1. Потенціометрами й блоку 3 домогтися максимального значення амплітуди пульсуючої напруги;

б) замалювати форму напруги, виміряти при двох значеннях навантаження, підрахувати , дані занести в табл. 4.1.

Таблиця 4.1