Лабораторная работа №3 Исследование сглаживающих фильтров

1. Общие указания по работе

1.1. Цель работы: изучить принцип работы сглаживающих фильтров; приобрести навыки расчета и экспериментального исследования основных характеристик пассивных и активных сглаживающих фильтров.

а) б)

в) г)

д) е)

Рисунок 3.1. Сглаживающие фильтры: а) RC–фильтр; б) LC–фильтр; в) LC–фильтр с последовательным резонансом; г) LC–фильтр с параллельным резонансом; д) LC–фильтр с компенсацией; е) транзисторный фильтр

2. ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

2.1. Задание первое

Ознакомиться с принципом действия сглаживающих фильтров

Методические указания

Для выполнения задания необходимо проработать материал, изложенный в [1, с.116…120]. При этом следует внести в отчет по лабораторной работе принципиальные схемы сглаживающих фильтров, представленные на рис. 3.1.

2.2. Задание второе

Провести расчет емкости конденсатора RC-фильтра. Исходные данные приведены в табл.3.1.

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
	0,1	0,2	0,15	0,05	0,08	0,09	0,07	0,06	0,11	0,12	0,16	0,17	0,13
,Ом	20	15	2	47	12	33	36	39	27	30	22	24	20
, В	9	10	11	12	13	14	15	14	13	12	11	10	9
, Ом	0,1	0,11	0,12	0,13	0,14	0,15	0,16	0,17	0,18	0,19	0,2	0,12	0,11

Таблица 3.1.

Методические указания

Коэффициент пульсаций на выходе фильтра по первой гармонике определится по формуле:

, (3.1)

где – амплитуда первой гармонике.

Поскольку

, (3.2)

где - частота сети, то

, (3.3)

откуда

, (3.4)

Так как известна форма выпрямленного напряжения, то амплитуда первой гармоники

, (3.5)

где Н – фильтровой коэффициент, являющийся функцией угла отсечки вентильного тока, а, следовательно, и функцией параметра А, определяемого формулой (1.1).

Подставляя из (3.5) в (3.4), получим окончательную формулу для расчета емкости RC-фильтра

, (3.6)

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

3.1. Задание первое

Определить зависимость коэффициента сглаживания пульсаций LC-фильтром от значений тока нагрузки и нарисовать осциллограммы на входе и на выходе фильтра.

Методические указания

Запустить файл LR-3.1.ewb. (схема LC-фильтра). Изменяя ток нагрузки от минимального до максимального, измерить постоянную и переменную составляющие напряжений на входе и выходе фильтров. Определить коэффициент сглаживания пульсаций

, (3.7)

Результаты измерений занести в табл. 3.2.

Таблица 3.2.

, мА
, В
, В
, В
, В

По данным таблицы построить график .

3.2. Задание второе

Определить зависимость коэффициента сглаживания пульсаций RC-фильтра от значений тока нагрузки и зарисовать осциллограммы напряжений на входе и выходе фильтра.

Методические указания

Запустить файл LR-3.2.ewb. (схема RC-фильтра). результаты измерений занести в таблицу, аналогичную табл. 3.2, и построить график .

3.3. Задание третье

Собрать схемы различных LC-фильтров и зарисовать осциллограммы напряжений на входах и выходах трех типов LC-фильтров: с последовательным резонансом, с параллельным резонансом, с компенсацией. Определить зависимость коэффициента сглаживания пульсаций для этих фильтров от значений тока нагрузки.

Методические указания

Для сборки схем, снятия осциллограмм и определения коэффициента сглаживания пульсаций установить по очереди сменные платы № 7,8,9. результаты измерений и вычислений занести в таблицы, аналогичные табл. 3.2, и построить графики .

3.4. Задание четвертое

Собрать схему транзисторного фильтра и зарисовать осциллограммы напряжений на его входе и выходе. Определить зависимость коэффициента сглаживания пульсаций от значений тока нагрузки для двух положений движка потенциометра .

Методические указания

Для сборки схемы, снятия осциллограмм и определения коэффициента сглаживания пульсаций установить сменную панель № 10. результаты измерений занести в две таблицы, аналогичные табл. 3.2, для двух положений движки потенциометра и построить графики .

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

4.1. Цель работы.

4.2. Схемы исследуемых сглаживающих фильтров.

4.3. Расчеты в соответствии с вариантом домашнего задания.

4.4. Результаты измерений, представленные в виде таблиц и графиков.

4.5. Осциллограммы напряжений на входах и выходах фильтров.

4.6. Выводы по работе.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

5.1. Что называется коэффициентом сглаживания фильтра?

5.2. Назовите основные схемы и типы сглаживающих фильтров.

5.3. Сравнительная характеристика сглаживающих фильтров.

5.4. Порядок расчета RC-фильтра.

5.5. Принцип работы транзисторного фильтра.

5.6. Как влияют фильтры на внешнюю характеристику выпрямителя?

5.7. Чем объясняются искажения формы импульса на выходе фильтра?

5.8. Что такое коэффициент передачи постоянной составляющей? От чего он зависит?

5.9. Чем объясняется низкий к.п.д. транзисторных фильтров по сравнению с пассивными фильтрами?

5.10. В каких случаях целесообразнее применять RC-фильтры?

5.11. Какой из рассмотренных фильтров обладает более высоким к.п.д.?

5.12. Принцип работы LC-фильтра.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Арсеньев Г.Н., Литовко И.В., Электропреобразовательные устройства РЭС: учебное пособие / Под ред. Г.Н. Арсеньева. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФА-М, 2008. – 496 с.

2. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Радио и связь, 1981. – 224с.

3. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства РЭС: учеб. Для вузов по спец. «Радиотехника». 4-е изд., перараб. и доп. – М.: высш. шк., 1991. – 272с.

4. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд., испр. – М.: ИП РадиоСофт, 202. – 384 с.

5. Арсеньев Г.Н., Деркач В.В. Автоматические устройства радиоэлектронных систем: учеб. пос. для вузов по направлению «Радиотехника». – М.: Радиотехника, 2006. – 408 с.