Электроника в вопросах и ответах - Страница 41

Рис. 6.11 Простая схема активного транзисторного фильтра

Это график, представляющий зависимость падения постоянного напряжения на сопротивлении нагрузки от тока нагрузки. Значение постоянного напряжения на нагрузке всегда уменьшается при росте тока нагрузки. Это следует из того, что отбираемый от выпрямителя ток протекает как через нагрузку, так и через выпрямительный элемент, всегда обладающий некоторым сопротивлением.

Падение напряжения на этом сопротивлении вычитается из напряжения, существующего на выходе ненагруженного выпрямителя, и тем самым уменьшает падение напряжения на нагрузке.

На рис. 6.12 представлен типичный вид нагрузочной характеристики однополупериодных выпрямителей с подключенным фильтром (с емкостным и индуктивным входом). Изменение тока нагрузки достигалось путем изменения нагрузочного сопротивления. Легко заметить, что большее постоянство выходного напряжения достигается при использовании фильтра с индуктивным входом. Однако недостатком такого фильтра является применение дросселя, который обычно намного дороже электролитического конденсатора. Фильтр с емкостным входом дает спад напряжения при росте нагрузки и одновременно быстрый рост пульсаций, особенно при малых емкостях конденсаторов. Возможность увеличения фильтрующей емкости ограничивается током, отбираемым от выпрямительного элемента во время дозарядки. Значение постоянного напряжения выпрямителя в интервале средних токов нагрузки больше у схемы с фильтром с емкостным входом. П-образный фильтр позволяет получить большие выпрямленные напряжения, чем Г-образный фильтр L-типа, однако изменения этого напряжения при росте тока нагрузки больше, чем при использовании фильтра с индуктивным входом.

Рис 6.12. Типичные нагрузочные характеристики выпрямителей с фильтрами:

_{а — емкостный; б — индуктивный}

Это выпрямитель, работающий по схеме, в которой нагрузка включена параллельно выпрямительному элементу (диоду) (рис. 6.13). В такой схеме заряд конденсатора происходит через малое сопротивление диода во время его отпирания, разряд — через сопротивление, соответствующее параллельному соединению сопротивления нагрузки и сопротивления запертого диода.

Достоинством выпрямителя по параллельной схеме является возможность заземления одного из электродов диода и то, что постоянная составляющая выпрямленного напряжения в этой схеме не протекает через источник входного напряжения, а это весьма важно для некоторых применений. Недостатком такого выпрямителя является относительно малое сопротивление схемы со стороны источника, связанное с тем фактом, что к сопротивлению нагрузки выпрямителя параллельно подключается внешнее нагрузочное сопротивление.

Выпрямитель по параллельной схеме часто используют для демодуляции (детектирования) амплитудно-модулированных сигналов в измерительной технике и подачи смещения на управляющие сетки электронных ламп.

Рис. 6.13. Однополупериодный выпрямитель по параллельной схеме

Это выпрямительная схема, выходное напряжение которой во много раз больше пикового входного напряжения. Удвоитель напряжения дает двукратное увеличение напряжения, утроитель — трехкратное и т. д. Умножители напряжения используют для питания схем, потребляющих относительно небольшой ток при высоком напряжении, например для питания осциллографических трубок, кинескопов.

Схема удвоителя напряжения содержит два выпрямительных элемента и два конденсатора, включенных, как показано на рис. 6.14, а. В такой схеме нагрузка R_н включена параллельно конденсаторам. В момент, когда полярность входного напряжения соответствует показанной на рисунке, диод Д₁ отперт и конденсатор С₂ заряжается до пикового значения входного напряжения, а затем при изменении полярности очень медленно разряжается. Изменение полярности вызывает отпирание диода Д₂ и заряд конденсатора С₂. Напряжение на обоих конденсаторах, включенных последовательно, почти в 2 раза больше, чем пиковое значение входного напряжения. Оно полностью действует на сопротивлении нагрузки.

Разряд конденсаторов, а следовательно, и напряжение на нагрузочном сопротивлении зависят от тока, отбираемого нагрузкой, так как он одновременно является и током разряда конденсаторов. При малых сопротивлениях нагрузки напряжение на нагрузочном сопротивлении убывает быстрее. Конденсаторы одновременно действуют как элементы сглаживающего фильтра. Из рассмотренного принципа работы следует, что это схема двухполупериодного удвоителя,

Рис. 6.14. Схемы двухполупериодного (а) и однополупериодного (б) удвоителя напряжения (каскадная схема)

На рис. 6.14, б представлена другая схема удвоителя — каскадная. При такой полярности, как показано на рисунке, происходит заряд конденсатора C₁ через диод Д₁. При обратной полярности отперт диод Д₂. Напряжение, подведенное к этому диоду и к конденсатору С₂, представляет собой сумму входного напряжения и напряжения на конденсаторе С₁. Следовательно, конденсатор С₂ заряжается до двойного пикового значения входного напряжения. Во время разряда С₂ конденсатор С₁ заряжается. На нагрузке, подключенной параллельно к С₂, действует удвоенное напряжение, «пополняемое» каждый второй полупериод. Это однополупериодный удвоитель, пульсации в котором больше, чем в рассмотренном выше двухполупериодном удвоителе.

Это схемы, созданные путем каскадного соединения удвоителей. На рис. 6.15 представлена схема утроителя, представляющая схему удвоителя с дополнительно введенными конденсатором С₃ и диодом Д₃. При отпирании диода Д₃ на конденсаторе создается напряжение, равное удвоенному пиковому значению входного напряжения. Напряжение на нагрузке равно сумме напряжений на конденсаторах C₁ и С₃, т. е. почти утроенному пиковому значению входного напряжения. Подключение дополнительных секций к cxемe, изображенной на рис. 6.15, позволяет получить умножители напряжения в 4, 5 раз и более.

Рис. 6.15. Схема однополупериодного утроителя напряжения

Это выпрямительная схема, допускающая плавную регулировку напряжения и выпрямленного тока. В таких схемах чаще всего используются тиратроны или тиристоры. В маломощных электронных устройствах, требующих чаще всего питания низким напряжением при относительно больших токах, как правило, применяют тиристоры.