UČEBNÍ TEXTY PRO VÝUKU PŘEDMĚTU MIKROELEKTRONICKÉ SYSTÉMY


4.2 Filtrace napětí

Pro napájení některých citlivějších obvodů je nutné napájecí napětí dále filtrovat. Pro zmenšení zvlnění používáme vyhlazovací filtry. V zásadě se používají filtry:

a) odporové - RC

b) tlumivkové - LC

Stáhnout simulaci:

Obr: 4.6. Pasivní filtry: Časový průběh vstupního a výstupního napětí

 

Výhodou odporových filtrů jsou malé rozměry, hmotnost a nízká cena, nevýhodou je úbytek napětí na odporu, o který se snižuje výsledné napětí zdroje. Účinnost filtru posuzujeme podle činitele filtrace (vyhlazení), který udákolikrát zmenšuje filtr amplitudu první harmonické.


Pro RC filtry lze odvodit vztah pro činitel filtrace ve tvaru:

kde m je počet usměrňovacích cest.

Pro RC filtry dosahuje činitel filtrace hodnot 10 - 200.

Označíme-li činitel zvlnění na sběracím kondenzátoru p1, pak činitel zvlnění na výstupním filtru je dán přibližně vztahy (f = 50Hz):

pro jednocestné usměrnění

pro dvoucestné usměrnění

Tlumivkové filtry dosahují poměrně velkého potlačení střídavé složky, bez znatelného úbytku usměrněného napětí. Jejich nevýhodou jsou větší rozměry, hmotnost a vyšší cena v porovnání s RC filtry.

Činitel filtrace φ je dán vztahem:


Činitel filtrace pro LC filtry dosahuje hodnot řádově 102.

Výsledný činitel zvlnění je určen přibližně vztahy (f = 50Hz):

pro jednocestné usměrnění


pro dvoucestné usměrnění

Ke zmenšení rozměrů a hmotnosti vyhlazovacích filtrů lze s výhodou využít tranzistory

Stáhnout simulaci:

 

Obr: 4.7. Tranzistorové vyhlazovací filtry a) časový průběh vstupního napětí a zvlnění výstupního napětí

 

Použitím tranzistorového vyhlazovacího filtru s RC článkem  lze  dosáhnout stejného činitele filtrace s kondenzátorem o kapacitě dané vztahem:


Kromě
toho lze v tranzistorovém filtru použít podélného rezistoru R s mnohem větší hodnotou odporu než je hodnota R v původním filtru, poněvadž proud procházející rezistorem R' je β-krát menší než proud celého filtru. Tranzistorový filtr s LC článkem umožní použít pro stejný činitel zvlnění a stejný proud procházející filtrem stejnou indukčnost, ovšem s větším odporem vinutí R', jenž je dán vztahem:

kde R je odpor vinutí tlumivky původního filtru a β je proudový zesilovací činitel tranzistoru v zapojení SE. [1]