Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Транзисторы

Полностью избавиться от переменных составляющих выпрямленного тока практически нельзя, да это и не нужно. Нужно лишь ослабить их в определенное число раз, с тем чтобы эти переменные составляющие стали значительно слабее постоянной. А чтобы ослабить переменный ток, идущий в нагрузку, нужно создать для него более легкий обходный путь. Причем этот обходный путь должен быть легким только для переменных составляющих, иначе вместе с ними мы ослабим и постоянную составляющую I = .

Простейшим фильтром выпрямителя может служить конденсатор С ф , подключенный параллельно нагрузке R н (рис. 27— 4 ). Постоянную составляющую этот конденсатор (как и всякий другой!) не пропускает, а для переменной он ведет себя как резистор, сопротивление которого х с зависит от частоты f и емкости С ф (Воспоминание № 13).

рис. 27 —4

Емкость конденсатора С ф выбирают с таким расчетом, чтобы его сопротивление х с было значительно меньше, чем R н для первой гармоники выпрямленного тока, то есть для его самой низкочастотной синусоидальной составляющей. При этом исходят из того, что если конденсатор достаточно хорошо отводит от нагрузки, достаточно легко пропускает через себя первую гармонику, то он еще легче пропустит высшие гармоники, имеющие более высокие частоты, потому что емкостное сопротивление конденсатора уменьшается с частотой.

В тех случаях, когда нужна более тщательная фильтрация, более тонкая очистка выпрямленного тока от переменных составляющих, можно применить более сложные фильтры.

В П-образном фильтре с резистором (рис. 27— 5 ) уже знакомый нам конденсатор (здесь он называется С ф2 ) выполняет свои обычные обязанности — накоротко замыкает переменные составляющие, отводит их от нагрузки. Но в этой схеме задача нашего конденсатора облегчается, так как еще до него фильтрацию осуществляет звено С ф1R ф . Емкостное сопротивление конденсатора С ф1 значительно меньше, чем R ф , и переменные составляющие в значительной степени замыкаются уже через этот конденсатор.

рис. 27 —5

Недостаток фильтра в том, что и постоянная составляющая, прежде чем она доберется до нагрузки, должна преодолеть сопротивление R ф . На сопротивлении R ф теряется часть энергии постоянного тока, и из-за этого, как мы сейчас увидим; несколько снижается постоянное напряжение на нагрузке.

От такого недостатка свободен другой П-образный фильтр (рис. 27— 7 ), в котором вместо R ф включен дроссель Др .

рис. 27 —7

Индуктивное сопротивление x L , в отличие от емкостного x с , уменьшается не с ростом, а с уменьшением частоты (Воспоминание № 15), а для постоянного тока индуктивное сопротивление вообще равно нулю. Поэтому постоянная составляющая I = встречает лишь активное сопротивление проводов дросселя, а оно невелико. В то же время переменным составляющим дроссель оказывает большое сопротивление. Такой фильтр хотя и стоит сравнительно дорого (во всяком случае, дроссель Др более сложная и дорогая деталь, чем резистор R ф ), зато почти не снижает выпрямленного напряжения.

И, наконец, еще одна схема фильтра, применяемая сравнительно часто (рис. 27— 6 ).

рис. 27 —6

На выходе этого фильтра мы получаем два постоянных напряжения — U вып-1 и U вып-2 . Первое из них отфильтровано хуже, второе — лучше. Но зато ток I вып-1 не проходит через R ф , не теряет на нем энергии, и напряжение U вып-1 оказывается больше, чем U вып-2 . Полезность такой схемы связана с тем, что в реальной аппаратуре не все узлы требуют выпрямленного напряжения, одинаково хорошо очищенного от гармоник. Так, например, при питании некоторых мощных усилителей можно допустить, чтобы мощность гармоник составляла 1–2 % общей мощности питающего тока. В то же время для микрофонных усилителей мощность гармоник в питающем напряжении не должна превышать нескольких тысячных долей процента.