Обобщенный электронный прибор. Нагрузочные системы генераторов. Апериодические, фильтровые нагрузочные системы.

Фильтровые НС имеют частотные характеристики с более кру­тым спадом в области граничной частоты, т. е. обеспечивают лучшую фильтрацию высших гармоник в ШДГ, чем апериодиче­ские НС.

Рассмотрим свойства Г-образного звена фильтра нижних ча­стот (ФНЧ) типа k (рис, 3.2,б). Из теории фильтров известно, что оно имеет характеристическое сопротивление

ρ =√ L/C и зависящее от соотношения частот ν_ф =fр/fгр выходные сопротивления со стороны клемм ПО и ТО соответственно:
Z_{BX П} = ρ /√1-ν²_ф (1)

Z_BХ.T = ρ √1-ν²_ф (2)

Графики изменений этих сопротивлений в полосе прозрачности (0..fгр) показаны на рис. 3.2,а и в. В полосе прозрачности оба со­противления носят активный характер. За её пределами (ν_ф >1) оба сопротивления становятся емкостными. Если нагрузить Г-образное звено со стороны клемм ТО сопротивлением Rт = Zвх.т, то со стороны клемм ПО входное сопротивление фильтра Rп = Zвx.п. И наоборот, подключив к клеммам ПО сопротивление Rп =Zвх.п, получим сопротивление звена со стороны противоположных клемм R_T = Zвх.т

Из анализа уравнений (1) и (2) следует, что на любой частоте, в полосе прозрачности всегда выполняется неравенство Zвx.п > Zвх.т, т. е.трансформация сопротивлений возможна только в одну сторону. Параметры звена, исходя из условий согласования, на рабо­чей частоте ω_р = 2πf_р определяются из следующих выражений:

L=(2R_T / ω_р) √ (Rп / Rт)-1

C=(2 / ω_р Rп) √ (Rп / Rт)-1 (3)

Согласующая Г-образная цепочка используется в НС как са­мостоятельно, так и в составе многозвенных фильтров. Например, при объединении двух таких звеньев со стороны клемм ТО полу­чается П-образный ФНЧ (см. рис. 3.2,г), а по клеммам ПО - Т-образный (см. рис. 3.2,е). Составной ФНЧ сохраняет все свой­ства того входа Г-образного звена, который при объединении ока­зался снаружи. Вместе с тем, расширяются возможности по трансформации сопротивлений. Например, правая цепочка (см. рис. 3.2,г) уменьшает Rп =Rн до некоторого значения Rт, а левая — увеличивает сопротивление R_T до требуемого значения Rнc =Rп, т. е. трансформация становится возможной при любом соотношении сопротивлений (Rнc = < >Rн).

В полосе прозрачности (0≤ ν_ф <1) затухание b_ф.г=0 (рис. 3.2,(д), а за ее пределами — быстро увеличивается с ростом ν_ф. Многозвенные ФНЧ обладают затуханием, пропорциональным числу Г-образных звеньев.

Недостатком фильтров типа k является значительная неравномерность входного сопротивления в полосе прозрачности. Вследствие этого использование такого ФНЧ ограничено значением ν_ф≤ (0,6...0,7).

Лучшими частотными свойствами обладают фильт­ры типа m, которые можно построить на основе звена типа k пе­реносом части основного элемента параллельного плеча в после­довательное. В качестве примера на рис. 3.3,а показано Г-образное звено ФНЧ типа m, являющегося производным от аналогичного звена типа k (см. рис. 3.2,6).

При одинаковых с прототипом величин входных сопротивлений (Z_BX.п и Z_BX.T) звено типа m об­ладает иным характером их зависимости от частоты (см. рис. 3.3,б): обе величины (Z_BX.П и Z_BХ.T) в интервале 0 = ν_ф ≤ 0,8 мало отличаются от характеристического сопротивления ρ. Кривая затухания вне полосы прозрачности имеет достаточную крутизну, причем на некоторой частоте f_∞ =f_гр / √1-m² (4)

затухание bф.м бесконечно велико. Параметр m в выражении (4) показывает, какая часть основной индуктивности (или ем­кости) параллельного плеча звена типа k оказалась неперенесенной в последовательное плечо. Наибольшая равномерность Z_BX.П, и Z_BX.T достижима при m=0,7... 0,8.

Объединение Г-образных звеньев в П- и Т-образные комбина­ции осуществляется в полном соответствии с правилами, изложен­ными выше для звеньев типа k. Недостатком фильтров типа m является резкое снижение зату­хания на частотах, превышающих f_∞ (рис. З.З.в). Поэтому такие фильтры, как правило, используются совместно со звеньями типа k.

Помимо ФНЧ в НС также используются фильтры высших ча­стот (ФВЧ) - П-образные (рис, 3.4,а) и Т-образные (рис. 3.4,б), свойства которых являются противоположностью свойствам ФНЧ. Комбинации ФНЧ и ФВЧ позволяют построить полосо­вые (ПФ) и заградительные (ЗФ) фильтры. Одним из примеча­тельных свойств П- и Т-образных ФНЧ и ФВЧ является поворот фазы колебаний на выходе фильтра по отношению к его входу на 180°. Эта особенность часто используется для осуществления пере­хода от несимметричного (однотактного) генератора к симметрич­ной нагрузке.

2.Задание на СРС9Л1 стр.55-57) 2.1 Зарисовать и пояснить работу фильтров ФНЧ и ФВЧ 2.2 Зарисовать и пояснить работу графики изменения затуханий фильтров 2.3 Зарисовать и пояснить работу звеньев типа «m»

3.Задание на СРСП. 3.1 Сделать сравнительный анализ звеньев Г-образных, Т-образных и П -образных

Контрольные вопросы

4.1Что такое фильтр? 4.2 Как образуют Г-, Т-, П- образные звенья? 4.3 Назначение полосовых фильтров 4.4 Назначение заградительных фильтров 4.5 Отличия звеньев типа m от звеньев типа «k»? 4.6 Основной недостаток звеньев типа «k» 4.7 В каких случаях применяют ФНЧ, а в каких ФВЧ?

Глоссарий

5.1 Нагрузочные системы 5.2 Фильтры верхних частот 5.3 Фильтры нижних частот 5.4 Кривые затухания 5.5 Согласование сопротивлений 5.6 Сопротивление 5.7 Полоса прозрачности 5.8 Полосовые фильтры

Weight system Filters upper frequencies Filters lower frequencies Curves damping Harmonization of resistance Resistance The band transparency

Литература

Основная 6.1 О.Л. Муравьев стр. 55-57 6.2 В.И. Хиленко стр 71-74

Дополнительная

Лекция 8

Дата добавления: 2015-10-23