Электронные схемы — фильтры

Блок-схема блока питания четко объясняет, что цепь фильтра необходима после схемы выпрямителя. Выпрямитель помогает преобразовывать пульсирующий переменный ток в постоянный ток, который течет только в одном направлении. До сих пор мы видели разные типы выпрямительных цепей.

Выходы всех этих выпрямительных цепей содержат некоторый коэффициент пульсации. Мы также наблюдали, что коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя больше, чем у двухполупериодного выпрямителя.

Зачем нам фильтры?

Пульсация в сигнале обозначает наличие некоторого компонента переменного тока. Этот компонент переменного тока должен быть полностью удален, чтобы получить чистый вывод постоянного тока. Итак, нам нужна схема, которая сглаживает выпрямленный выход в чистый сигнал постоянного тока.

Цепь фильтра — это схема, которая удаляет компонент переменного тока, присутствующий в выпрямленном выходе, и позволяет компоненту постоянного тока достигать нагрузки.

На следующем рисунке показана функциональность схемы фильтра.

Цепь фильтра построена с использованием двух основных компонентов: катушки индуктивности и конденсатора. Мы уже изучали учебник по базовой электронике, который

• Индуктор допускает постоянный ток и блокирует переменный ток .

• Конденсатор допускает переменный ток и блокирует постоянный ток .

Индуктор допускает постоянный ток и блокирует переменный ток .

Конденсатор допускает переменный ток и блокирует постоянный ток .

Давайте попробуем построить несколько фильтров, используя эти два компонента.

Серийный фильтр индуктора

Поскольку индуктор допускает постоянный ток и блокирует переменный ток, фильтр, называемый последовательным индуктивным фильтром, может быть построен путем последовательного подключения индуктора между выпрямителем и нагрузкой. На рисунке ниже показана схема последовательного индукторного фильтра.

Выпрямленный выход при прохождении через этот фильтр индуктивности блокирует компоненты переменного тока, которые присутствуют в сигнале, чтобы обеспечить чистый постоянный ток. Это простой первичный фильтр.

Шунтирующий конденсаторный фильтр

Поскольку конденсатор пропускает через него переменный ток и блокирует постоянный ток , фильтр, называемый конденсаторный фильтр с шунтом, может быть построен с использованием конденсатора, соединенного в шунт, как показано на следующем рисунке.

Выпрямленный выход при прохождении через этот фильтр, компоненты переменного тока, присутствующие в сигнале, заземляются через конденсатор, который допускает компоненты переменного тока. Остальные компоненты постоянного тока, присутствующие в сигнале, собираются на выходе.

Рассмотренные выше типы фильтров построены с использованием индуктора или конденсатора. Теперь давайте попробуем использовать оба из них, чтобы сделать фильтр лучше. Это комбинационные фильтры.

LC фильтр

Цепь фильтра может быть построена с использованием как индуктора, так и конденсатора, чтобы получить лучшую выходную мощность, при которой могут быть использованы как индуктор, так и конденсатор. На рисунке ниже показана принципиальная схема LC-фильтра.

Выпрямленный выход при передаче этой цепи индуктивности позволяет компонентам постоянного тока проходить через нее, блокируя компоненты переменного тока в сигнале. Теперь из этого сигнала несколько компонентов переменного тока, если они есть, заземлены, так что мы получаем чистый вывод постоянного тока.

Этот фильтр также называется дроссельным входным фильтром, поскольку входной сигнал сначала поступает в индуктор. Вывод этого фильтра лучше, чем предыдущие.

Filter- Фильтр (Pi-фильтр)

Это еще один тип схемы фильтра, который очень часто используется. Он имеет конденсатор на своем входе и, следовательно, он также называется конденсаторным входным фильтром . Здесь два конденсатора и один индуктор соединены в виде π-образной сети. Конденсатор параллельно, затем индуктор последовательно, затем другой конденсатор параллельно образует эту цепь.

При необходимости к этому также могут быть добавлены несколько идентичных разделов в соответствии с требованием. На рисунке ниже показана схема для фильтра $\ pi$ (Pi-filter) .

Работа фильтра Пи

В этой схеме параллельно подключен конденсатор, затем последовательно — индуктор, а параллельно — другой конденсатор.

• Конденсатор C ₁ — этот фильтрующий конденсатор обеспечивает высокое реактивное сопротивление к постоянному току и низкое реактивное сопротивление к переменному сигналу. После заземления компонентов переменного тока, присутствующих в сигнале, сигнал передается на индуктор для дальнейшей фильтрации.

• Катушка индуктивности L — эта катушка индуктивности обеспечивает низкое реактивное сопротивление для компонентов постоянного тока, в то же время блокируя компоненты переменного тока, если им удалось пройти, через конденсатор C ₁ .

• Конденсатор C ₂ — теперь сигнал дополнительно сглаживается с помощью этого конденсатора, так что он позволяет любому компоненту переменного тока присутствовать в сигнале, который индуктор не смог заблокировать.

Конденсатор C ₁ — этот фильтрующий конденсатор обеспечивает высокое реактивное сопротивление к постоянному току и низкое реактивное сопротивление к переменному сигналу. После заземления компонентов переменного тока, присутствующих в сигнале, сигнал передается на индуктор для дальнейшей фильтрации.

Катушка индуктивности L — эта катушка индуктивности обеспечивает низкое реактивное сопротивление для компонентов постоянного тока, в то же время блокируя компоненты переменного тока, если им удалось пройти, через конденсатор C ₁ .

Конденсатор C ₂ — теперь сигнал дополнительно сглаживается с помощью этого конденсатора, так что он позволяет любому компоненту переменного тока присутствовать в сигнале, который индуктор не смог заблокировать.

Таким образом, мы получаем желаемый чистый вывод постоянного тока при нагрузке.