抗混疊濾波器和穩壓器

平滑濾波器旨在減少整流電壓紋波。紋波平滑由平滑因子 q 評估。

平滑濾波器的主要元件是電容器， 電感器 以及電阻對於直流電和交流電不同的晶體管。

根據濾波器元件的類型，電容濾波器、電感濾波器和電子濾波器之間存在區別。根據過濾鏈路的數量，過濾器分為單鏈路和多鏈路。

電容濾波器是與負載電阻Rn並聯的大容量電容器。電容器具有高直流電阻和低交流電阻。讓我們以半波整流器電路（圖 1，a）為例考慮濾波器的操作。

圖 1-帶電容濾波器的單相半波整流器：a) 電路 b) 工作時序圖

當正半波在時間間隔 t0 — t1 內流動時（圖 2.63，b），負載電流（二極管電流）和電容器充電電流流動。電容器充電，在時間 t1 時，電容器中的電壓超過次級繞組的壓降 — 二極管閉合，在時間間隔 t1 - t2 中，負載中的電流由電容器放電提供。澈。負載中的電流不斷流動，大大降低了整流電壓的紋波。

電容Cf的容量越大，激勵越小。這是由電容器的放電時間決定的——放電時間常數 τ = СfRн。在τ>10時，平滑係數由公式q = 2π fc m Cf Rn確定，其中fc是網絡的頻率，m是整流電壓的半週期數。

建議在低負載功率下使用具有高電阻 RH 負載電阻的電容濾波器。

電感濾波器（扼流圈） 與Rn串聯（圖3，a）。電感具有低直流電阻和高交流電阻。紋波平滑是基於自感現象，最初阻止電流增加，然後支持它減少（圖 2，b）。

圖 2-帶電感濾波器的單相半波整流器：a) 電路，b) 工作時序圖

電感濾波器用於中大功率整流器，即工作在大負載電流下的整流器。

平滑係數由以下公式確定：q = 2π fs m Lf / Rn

電容和電感濾波器的操作基於這樣一個事實，即在網絡消耗的電流流動期間，電容器和電感器存儲能量，並且當沒有來自網絡的電流或它減少時，元件給出關閉存儲的能量，維持負載中的電流（電壓）。

多結濾波器利用電容器和電感器的平滑特性。在低功率整流器中，負載電阻的電阻為幾 kOhm，而不是扼流圈 Lf，電阻 Rf 被包括在內，這顯著減少了濾波器的質量和尺寸。

圖 3 顯示了 LC 和 RC 梯形濾波器的類型。

圖 3-多結濾波器：a) L 形 LC，b) U 形 LC，c) RC 濾波器

穩壓器設計用於在市電電壓波動和負載消耗的電流變化期間穩定負載的恆定電壓（電流）。

穩壓器分為電壓穩流器和電流穩壓器，以及參數穩壓器和補償穩壓器。輸出電壓的穩定性由穩定係數 Kst 來評估。

參數穩定器基於使用具有非線性特性的元件 - 半導體齊納二極管。齊納二極管的電壓幾乎恆定，通過器件的反向電流發生顯著變化。

參量穩壓電路如圖4所示，輸入電壓UBX分配在限流電阻Rlim和並聯的齊納二極管VD與負載電阻Rn之間。

圖 4 — 參數穩定器

隨著輸入電壓的增加，通過穩壓二極管的電流會增加，這意味著通過限流電阻的電流會增加，其兩端會產生較大的壓降，而負載電壓將保持不變。

參數穩定器具有 20-50 數量級的 Kst。這種穩壓器的缺點是穩定電流小，效率低。

參數穩定器用作輔助電壓源，以及在負載電流較小（不超過數百毫安）時使用。

補償穩壓器使用晶體管的可變電阻作為限流電阻。隨著輸入電壓的增加，晶體管的電阻也增加，相應地，隨著電壓的降低，電阻減小。在這種情況下，負載中的電壓保持不變。

晶體管的穩壓電路如圖5所示。調節輸出電壓URn的原理是基於調節晶體管VT1的電導率的變化。

圖 5——補償穩壓器示意圖

三極管VT2上裝有電壓比較電路和直流放大器。測量電路R3、R4、R5包含在其基極電路中，參考電壓源R1VD包含在發射極電路中。

例如，隨著輸入電壓的增加，輸出也隨之增加，從而導致三極管VT2的基極電壓升高，而同時發射極VT2的電位保持不變。這將導致基極電流增加，從而導致三極管VT2的集電極電流增加——三極管VT1的基極電位將降低，三極管將關閉並在其上產生較大的電壓降，輸出電壓將保持不變。

今天，穩定器以集成電路的形式生產。開啟集成穩定器的典型方案如圖 6 所示。

圖 6——開啟內置穩壓器的典型示意圖

穩定器微電路輸出的名稱：«IN» — 輸入，«OUT» — 輸出，«GND» — 公共（外殼）。如果穩定器是可調的，則有一個輸出«ADJ» — 調整。

穩壓器的選擇取決於輸出電壓值、最大負載電流和輸入電壓的變化範圍。