Измерение ачх и фчх

1 Установите ключ К1 – в нижнее положение; ключ К2 – в верхнее положение; К3 – в левое положение (замкнут); реостат нагрузки RН – 50 %. Двойным щелчком откройте измеритель АЧХ. Установите линейные масштабы, близкие к таким пределам: по вертикали F=1, I=0; по горизонтали F=100 Гц, I=0,1 Гц (для этого следует использовать “прокрутку”).

Включите и выключите схему. Зарисуйте форму АЧХ. Найдите полосу пропускания на уровне 0,707.

2 В измерителе АЧХ установите логарифмические масштабы: по вертикали F=10dB, I= - 40dB ; по горизонтали F=100 кГц, I=0,1 Гц. Включите и выключите схему. Зарисуйте форму АЧХ. С помощью визирной линии определите частоту на уровне –3 dB (что соответствует линейному уровню 0,707). Измерьте крутизну спада АЧХ ( dB / дек). Для этого установите визирную линию на границу полосы пропускания и запишите частоту F1 и затухание A1. Передвигайте визирную линию вправо до частоты 10F1 (декада). Запишите частоту F2 и затухание А2. Получаем крутизну спада G = (A2 – A1) dB/дек. Сравните её с теоретической.

– 65 –

3 В измерителе ФЧХ установите линейный масштаб по вертикали (F = 0, I = -180) и логарифмический - по частоте. Зарисуйте ФЧХ с указанием осей.

Результаты работы

Подготовьте отчёт по лабораторной работе.

Контрольные вопросы

1 В каких сглаживающих фильтрах и при каких условиях возникают перенапряжения на нагрузке?

2 Объяснить график зависимости коэффициента сглаживания от изменения тока нагрузки.

3 От каких параметров LС фильтра зависит коэффициент сглаживания фильтра?

4 Как проанализировать переходные процессы в LС сглаживающем фильтре?

5 Какие воздействия на сглаживающий фильтр вызывают возникновение переходных процессов?

6. На какие элементы схем источников питания оказывают воздействие перенапряжения, возникающие при переходных процессах?

Лабораторная работа № 5 Исследование активных сглаживающих фильтров

5.1 Цель работы

Экспериментально определить коэффициенты сглаживания и к.п.д. различных схем активных фильтров с последовательным включением транзистора и нагрузки. Провести анализ переходных процессов на выходе фильтра при включении источника питания и работе на импульсную нагрузку.

2. Литература

1 Иванов–Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства РЭС: Учебник для вузов по специальности “Радиотехника”. – М.: Высш. шк., 1991. – 272 с., илл., ISBN.5-06-001896-2. стр. 183…185.

2. Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/ А.А. Бокуняев, Б.М. Бушуев, А.С. Жерненко и др. Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь, 1998. – 328 с., ил., стр. 112.

3. Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/ О.А. Доморацкий, А.С. Жерненко, А.Д. Кратиров и др. – М.: Радио и связь, 1981. – 320 с., ил., стр. 201…203.

– 66 –

5.3 Пояснения к работе

По сравнению с пассивными транзисторные (активные) сглаживающие фильтры имеют ряд преимуществ: выше качественные и удельные показатели; малая зависимость коэффициента сглаживания от изменения нагрузки;

широкополосность по частотному диапазону; малая вероятность возникновения опасных режимов при переходных процессах; отсутствие сильных магнитных полей; простота унификации. На транзисторах фильтра, работающем в активном режиме, рассеивается значительная мощность, поэтому к.п.д. транзисторных сглаживающих фильтров несколько меньше, чем пассивных фильтров.

Принцип действия активных фильтров основан на свойстве транзистора создавать в определённых режимах работы различные сопротивления для переменного и постоянного токов. Характерны два способа построения фильтров. Первый способ состоит в том, что транзистор включается по схеме с общим коллектором (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Схема активного фильтра ОК

Ток коллектора I_К в схеме фильтра ОК мало зависит от величины приложенного к переходу коллектор- эмиттер напряжения U_К при постоянном значении тока базы. На рисунке 5.2 приведены графики зависимости I_К = f (U_К ) при I_б = const.

Рисунок 5.2 – График зависимости тока коллектора от напряжения на переходе коллектор- эмиттер при различных значениях тока базы.

– 67 –

Если провести на графике нагрузочную прямую через точки с координатами U_К = U_ВХ (при I_КО = 0) и I_К = U_ВХ / R_Н (при U_К = 0 ) и выбрать на ней рабочую точку А { U_К0 , I_КО }, то сопротивление транзистора переменной составляющей тока в точке А R_Д =  U_К / I_К будет много больше его

сопротивления постоянному току R_С = U_К0 / I_КО , т.е. R_Д  R_С . Соответственно переменная составляющая выпрямленного напряжения U_В.ПЕР. на входе фильтра вызывает небольшие изменения тока коллектора  I_К при условии, что ток базы

I_б = const. Переменная составляющая напряжения на выходе фильтра ОК U_{ВЫХ.ПЕР.} =  I_К R_Н получается значительно ослабленной по сравнению с U_В.ПЕР.

Таким образом, сглаживание пульсаций в фильтре ОК обеспечивается RC фильтром в базовой цепи, а транзистор VT предназначен для усиления сигнала по мощности (эмиттерный повторитель). Резистор R задаёт режим работы транзистора по постоянному току, устанавливая ток базы. Второй способ построения активного фильтра состоит в том, что транзистор включается по схеме с общей базой (рисунок 5.3).

Режим работы транзистора по постоянному току определяется величиной Rб, а сглаживающее действие – постоянной времени цепочки R1C1. Эта цепь стабилизирует ток эмиттера, если R1C1 >> Tn, где Tn – период пульсаций. В этом режиме транзистор обладает большим дифференциальным сопротивлением и малым статическим, что эквивалентно дросселю в LC–фильтрах.