2011-01-17

1

Podstawy elektroniki

Podstawy elektroniki

i energoelektroniki

i energoelektroniki

Wykład

Wykład 12

12

Generatory i zasilacze

Generatory i zasilacze

dr in

ż

. Andrzej Kociubi

ń

ski

dr in

ż

. Andrzej Kociubi

ń

ski

stycze

ń

stycze

ń

2011

2011

Generatory

Generatory

s

ą

s

ą

układami

układami

słu

żą

cymi

słu

żą

cymi

do

do

wytwarzania

wytwarzania

zmiennych

zmiennych

przebiegów

przebiegów

elektrycznych

elektrycznych

(impulsowych

(impulsowych

lub

lub

okresowych)

okresowych) bez

bez konieczno

ś

ci

konieczno

ś

ci doprowadzania

doprowadzania z

z zewn

ą

trz

zewn

ą

trz

jakiegokolwiek

jakiegokolwiek sygnału

sygnału pobudzaj

ą

cego

pobudzaj

ą

cego.. Przetwarzaj

ą

Przetwarzaj

ą

energi

ę

energi

ę

pr

ą

du

pr

ą

du stałego

stałego (z

(z zasilacza)

zasilacza) na

na energi

ę

energi

ę

drga

ń

drga

ń

..

Generator jest to układ elektroniczny

Generator jest to układ elektroniczny

samorzutnie wytwarzaj

ą

cy zmienne przebiegi elektryczne.

samorzutnie wytwarzaj

ą

cy zmienne przebiegi elektryczne.

Generatory

Generatory

Generator

Wzmacniacz

Y

L

Y

G

Y

L

Zasilanie

Zasilanie

I

G

Wzmacniacze a generatory

Wzmacniacze a generatory

W zale

ż

no

ś

ci od kształtu wytwarzanego przebiegu:

W zale

ż

no

ś

ci od kształtu wytwarzanego przebiegu:

sinusoidalne,

sinusoidalne,

niesinusoidalne:

niesinusoidalne:

przebiegu prostok

ą

tnego,

przebiegu prostok

ą

tnego,

przebiegu liniowego (trójk

ą

tnego, piłokształtnego),

przebiegu liniowego (trójk

ą

tnego, piłokształtnego),

impulsowe.

impulsowe.

Podział generatorów

Podział generatorów

Generatory drga

ń

sinusoidalnych mo

ż

na podzieli

ć

ze

Generatory drga

ń

sinusoidalnych mo

ż

na podzieli

ć

ze

wzgl

ę

du na stało

ść

cz

ę

stotliwo

ś

ci i mocy wyj

ś

ciowej

wzgl

ę

du na stało

ść

cz

ę

stotliwo

ś

ci i mocy wyj

ś

ciowej

generowanych drga

ń

:

generowanych drga

ń

:

generatory cz

ę

stotliwo

ś

ci

generatory cz

ę

stotliwo

ś

ci (o du

ż

ej stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci)

(o du

ż

ej stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci)

generatory mocy

generatory mocy (du

ż

a moc wyj

ś

ciowa i du

ż

a sprawno

ść

(du

ż

a moc wyj

ś

ciowa i du

ż

a sprawno

ść

energetyczna bez optymalizacji stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci)

energetyczna bez optymalizacji stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci)

Generatory drgań sinusoidalnych

Generatory drgań sinusoidalnych

Ze wzgl

ę

du na rozwi

ą

zania układowe i sposób pracy

Ze wzgl

ę

du na rozwi

ą

zania układowe i sposób pracy

elementów aktywnych mo

ż

na je podzieli

ć

na dwie grupy:

elementów aktywnych mo

ż

na je podzieli

ć

na dwie grupy:

generatory sprz

ęż

eniowe

generatory sprz

ęż

eniowe –

– element aktywny obj

ę

ty jest

element aktywny obj

ę

ty jest

p

ę

tl

ą

dodatniego sprz

ęż

enia zwrotnego

p

ę

tl

ą

dodatniego sprz

ęż

enia zwrotnego

generatory dwójnikowe

generatory dwójnikowe (o ujemnej rezystancji)

(o ujemnej rezystancji) –

– element

element

aktywny o ujemnej rezystancji np. tyrystor, dioda tunelowa,

aktywny o ujemnej rezystancji np. tyrystor, dioda tunelowa,
tranzystor lawinowy

tranzystor lawinowy

W praktyce mamy głównie do czynienia

W praktyce mamy głównie do czynienia

z generatorami sprz

ęż

eniowymi.

z generatorami sprz

ęż

eniowymi.

Generatory drgań sinusoidalnych

Generatory drgań sinusoidalnych

2011-01-17

2

Zasada

Zasada

działania

działania

generatorów

generatorów

z

z

elementami

elementami

aktywnymi

aktywnymi

o

o

ujemnej

ujemnej rezystancji

rezystancji opiera

opiera si

ę

si

ę

na

na ich

ich zdolno

ś

ci

zdolno

ś

ci odtłumiania

odtłumiania

stratnych

stratnych obwodów

obwodów rezonansowych

rezonansowych LC

LC..

Generatory dwójnikowe

Generatory dwójnikowe

Istniej

ą

elementy o ch

Istniej

ą

elementy o ch--ce

ce

ujemnej rezystancji

ujemnej rezystancji

typu N

typu N

(uzale

ż

nione napi

ę

ciowo)

(uzale

ż

nione napi

ę

ciowo)

np. dioda tunelowa, oraz

np. dioda tunelowa, oraz
elementy o ch

elementy o ch--ce ujemnej

ce ujemnej

rezystancji

rezystancji

typu S

typu S

(uzale

ż

nione pr

ą

dowo) np.

(uzale

ż

nione pr

ą

dowo) np.

tranzystor lawinowy lub

tranzystor lawinowy lub
tyrystor.

tyrystor.

Ze wzgl

ę

du na struktur

ę

układu (rodzaj elementów w

Ze wzgl

ę

du na struktur

ę

układu (rodzaj elementów w

obwodzie generacyjnym) mo

ż

na je podzieli

ć

:

obwodzie generacyjnym) mo

ż

na je podzieli

ć

:

generatory RC

generatory RC ze sprz

ęż

eniem zwrotnym;

ze sprz

ęż

eniem zwrotnym;

generatory LC ze sprz

ęż

eniem zwrotnym

generatory LC ze sprz

ęż

eniem zwrotnym;;

generatory ze stabilizacj

ą

piezoelektryczn

ą

generatory ze stabilizacj

ą

piezoelektryczn

ą

(np. kwarcowe).

(np. kwarcowe).

Podział generatorów sprzężeniowych

Podział generatorów sprzężeniowych

W

W układach

układach analogowych

analogowych najszersze

najszersze zastosowanie

zastosowanie maj

ą

maj

ą

generatory

generatory

przebiegów

przebiegów sinusoidalnych

sinusoidalnych..

cz

ę

stotliwo

ść

cz

ę

stotliwo

ść

generowanego

generowanego sygnału

sygnału ii jej

jej stało

ść

stało

ść

(stabilno

ść

(stabilno

ść

cz

ę

stotliwo

ś

ci)

cz

ę

stotliwo

ś

ci);;

amplituda

amplituda

generowanego

generowanego

sygnału

sygnału

ii

jej

jej

stało

ść

stało

ść

(stabilno

ść

(stabilno

ść

amplitudy)

amplitudy);;

zniekształcenia

zniekształcenia

generowanego

generowanego

przebiegu

przebiegu

harmonicznego

harmonicznego

(zawarto

ść

(zawarto

ść

harmonicznych

harmonicznych w

w generowanym

generowanym sygnale)

sygnale)..

parametry

parametry energetyczne

energetyczne (moc,

(moc, sprawno

ść

)

sprawno

ść

)

Parametry generatorów

Parametry generatorów

Dla

Dla oceny

oceny stało

ś

ci

stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci generowanych

generowanych drga

ń

drga

ń

definiuje

definiuje si

ę

si

ę

nast

ę

puj

ą

ce

nast

ę

puj

ą

ce parametry

parametry::

bezwzgl

ę

dna

bezwzgl

ę

dna niestało

ść

niestało

ść

cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci

∆

∆

f(t)

f(t) =

= f(t)

f(t) –

– ff

0

0

,,

gdzie

gdzie ff

0

0

–

– cz

ę

stotliwo

ść

cz

ę

stotliwo

ść

na

na pocz

ą

tku

pocz

ą

tku obserwacji,

obserwacji,

f(t)

f(t) –

– cz

ę

stotliwo

ść

cz

ę

stotliwo

ść

w

w chwili

chwili tt obserwacji

obserwacji

wzgl

ę

dna

wzgl

ę

dna niestało

ść

niestało

ść

cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci

δ

δ

f(t)

f(t) =

=

∆

∆

f(t)

f(t) // ff

0

0

stało

ść

stało

ść

cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci

,, która

która jest

jest

ś

redni

ą

ś

redni

ą

wzgl

ę

dnych

wzgl

ę

dnych niestało

ś

ci

niestało

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci mierzonych

mierzonych podczas

podczas czasu

czasu obserwacji

obserwacji (najcz

ęś

ciej

(najcz

ęś

ciej

doba

doba lub

lub rok)

rok)

Parametry generatorów

Parametry generatorów

S

S

ff

–

– index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprz

ęż

enie zwrotne)

index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprz

ęż

enie zwrotne)

Czwórnik

Czwórnik

sprz

ęż

enia

sprz

ęż

enia

Wzmaczniacz

Wzmaczniacz

+

+

S

S

1

1

S

S

in

in

S

S

ff

S

S

out

out

k = S

k = S

out

out

/S

/S

in

in

–

– wzmocnienie bloku wzmacniacza

wzmocnienie bloku wzmacniacza

β

= S

β

= S

ff

/S

/S

out

out

–

– transmitancja czwórnika sprz

ę

gaj

ą

cego

transmitancja czwórnika sprz

ę

gaj

ą

cego

k

k

f

f

= S

= S

out

out

/S

/S

1

1

–

– wzmocnienie układu ze sprz

ęż

eniem

wzmocnienie układu ze sprz

ęż

eniem

zwrotnym

zwrotnym

k

k

f

f

= k/(

= k/(1

1--k

β

)

k

β

)

–

– Podstawowa zale

ż

no

ść

dla ukł. ze

Podstawowa zale

ż

no

ść

dla ukł. ze

sprz

ęż

eniem zwrotnym

sprz

ęż

eniem zwrotnym

Sprzężenie zwrotne

Sprzężenie zwrotne

Wzmocnienie wzmacniacza z p

ę

tl

ą

dodatniego sprz

ęż

enia

Wzmocnienie wzmacniacza z p

ę

tl

ą

dodatniego sprz

ęż

enia

zwrotnego wynosi:

zwrotnego wynosi:

Dla podtrzymania drga

ń

w generatorze wymagane jest

Dla podtrzymania drga

ń

w generatorze wymagane jest

spełnienie niezale

ż

nie dwóch warunków: fazy i amplitudy.

spełnienie niezale

ż

nie dwóch warunków: fazy i amplitudy.

k

k

f

f

= k/(

= k/(1

1--k

β

)

k

β

)

Je

ś

li

Je

ś

li k

β

=

k

β

= 1

1 to k

to k

ff

d

ąż

y do niesko

ń

czono

ś

ci

→

układ staje si

ę

d

ąż

y do niesko

ń

czono

ś

ci

→

układ staje si

ę

niestabilny

→

nast

ę

puje generacja drga

ń

niestabilny

→

nast

ę

puje generacja drga

ń

k

β

= Re(k

β

) +

k

β

= Re(k

β

) + j

j Im(k

β

)

Im(k

β

)

│

k

β│

= 1

│

k

β│

= 1

-- warunek amplitudy

warunek amplitudy

φ

= 0

φ

= 0

±±

2k

π

2k

π

-- warunek fazy

warunek fazy

Warunek generacji

Warunek generacji

2011-01-17

3

musi

musi zachodzi

ć

zachodzi

ć

zgodno

ść

zgodno

ść

fazy

fazy sygnałów

sygnałów na

na wej

ś

ciu

wej

ś

ciu ii wyj

ś

ciu

wyj

ś

ciu

wzmacniacza

wzmacniacza tzn

tzn.:

.:

jj

we

we

+

+ jj

wy

wy

=

= 0

0 +

+ n

n ×

× 360

360

°°

,, (n

(n =

= 0

0,, 1

1,, ...

...))

Dla

Dla zapewnienia

zapewnienia warunku

warunku fazy

fazy w

w generatorach

generatorach stosuje

stosuje si

ę

si

ę

dwa

dwa

podstawowe

podstawowe rozwi

ą

zania

rozwi

ą

zania::

1)

1)Wzmacniacz

Wzmacniacz przesuwa

przesuwa faz

ę

faz

ę

o

o 0

0

°°

((360

360

°°

),

), a

a p

ę

tla

p

ę

tla sprz

ęż

enia

sprz

ęż

enia

zwrotnego

zwrotnego ii układ

układ pobudzany

pobudzany nie

nie wnosi

wnosi dla

dla danej

danej cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci

przesuni

ę

cia

przesuni

ę

cia fazowego

fazowego..

2

2)) Wzmacniacz

Wzmacniacz przesuwa

przesuwa faz

ę

faz

ę

tylko

tylko o

o 180

180

°°

,, a

a dalsze

dalsze przesuni

ę

cie

przesuni

ę

cie

fazy

fazy o

o 180

180

°°

nast

ę

puje

nast

ę

puje w

w układzie

układzie pobudzanym

pobudzanym do

do drga

ń

drga

ń

..

Warunek fazy

Warunek fazy

ma

ma posta

ć

posta

ć

:: k

k

β

β

=

= 1

1 (wtedy

(wtedy wzmacniacz

wzmacniacz staje

staje si

ę

si

ę

układem

układem

niestabilnym

niestabilnym:: 1

1 –

– k

k

β

β

=

= 0

0))..

W

W takim

takim

przypadku

przypadku wzmacniacz

wzmacniacz

całkowicie

całkowicie

kompensuje

kompensuje

tłumi

ą

ce

tłumi

ą

ce działanie

działanie obwodu

obwodu sprz

ęż

enia

sprz

ęż

enia zwrotnego

zwrotnego.. Generator

Generator

sam

sam dostarcza

dostarcza na

na wej

ś

cie

wej

ś

cie sygnał

sygnał podtrzymuj

ą

cy

podtrzymuj

ą

cy drgania

drgania..

W

W praktyce

praktyce aby

aby drgania

drgania nie

nie zanikały

zanikały -- iloczyn

iloczyn k

k

β

β

musi

musi by

ć

by

ć

z

z

pewnym

pewnym nadmiarem,

nadmiarem, gdy

ż

gdy

ż

małe

małe zmniejszenie

zmniejszenie wzmocnienia

wzmocnienia lub

lub

transmitancji

transmitancji zwrotnej

zwrotnej powodowałyby

powodowałyby zerwanie

zerwanie drga

ń

drga

ń

..

0

U

1

U

2

S

1/

β

k

k

ff

Warunek amplitudy

Warunek amplitudy

W

W generatorach

generatorach LC

LC obwód

obwód sprz

ęż

enia

sprz

ęż

enia zwrotnego

zwrotnego tworz

ą

tworz

ą

3

3--4

4 elementy

elementy..

W

W generatorach

generatorach RC

RC najcz

ęś

ciej

najcz

ęś

ciej jest

jest 4

4--6

6 elementów,

elementów, co

co zwi

ę

ksza

zwi

ę

ksza ilo

ść

ilo

ść

mo

ż

liwych

mo

ż

liwych rozwi

ą

za

ń

,

rozwi

ą

za

ń

, a

a tak

ż

e

tak

ż

e stwarza

stwarza du

ż

e

du

ż

e mo

ż

liwo

ś

ci

mo

ż

liwo

ś

ci optymalizacji,

optymalizacji,

np

np.. pod

pod k

ą

tem

k

ą

tem wra

ż

liwo

ś

ci,

wra

ż

liwo

ś

ci, przestrajania,

przestrajania, zniekształce

ń

zniekształce

ń

czy

czy wra

ż

liwo

ś

ci

wra

ż

liwo

ś

ci

na

na zmiany

zmiany impedancji

impedancji wej

ś

ciowej

wej

ś

ciowej ii wyj

ś

ciowej

wyj

ś

ciowej wzmacniacza

wzmacniacza..

Stosowane

Stosowane s

ą

s

ą

czwórniki

czwórniki selektywne

selektywne typu

typu mostek

mostek Wiena,

Wiena, podwójne

podwójne T,

T, T

T

bocznikowane

bocznikowane ii inne

inne oraz

oraz przesuwniki

przesuwniki fazowe

fazowe RC

RC..

Najprostsza

Najprostsza struktura

struktura generatora

generatora RC

RC składa

składa si

ę

si

ę

ze

ze wzmacniacza

wzmacniacza

nieodwracaj

ą

cego

nieodwracaj

ą

cego ii jednej

jednej gał

ę

zi

gał

ę

zi selektywnego

selektywnego sprz

ęż

enia

sprz

ęż

enia zwrotnego

zwrotnego

(np

(np.. czwórnik

czwórnik RC

RC typu

typu połowa

połowa mostka

mostka Wiena)

Wiena)..

Generatory RC

Generatory RC

Zawiera

Zawiera gał

ąź

gał

ąź

selektywn

ą

selektywn

ą

o

o transmitancji

transmitancji

β

β

+

+

=U

=U

β

β

+

+

/U

/U

2

2

(półmostek

(półmostek

Wiena

Wiena z

z elementami

elementami R

R

1

1

,C

,C

1

1

ii R

R

2

2

,C

,C

2

2

)) oraz

oraz gał

ąź

gał

ąź

aperiodyczn

ą

aperiodyczn

ą

o

o

transmitancji

transmitancji

β

β

--

=U

=U

β

β

--

/U

/U

2

2

(dzielnik

(dzielnik rezystancyjny

rezystancyjny R

R

a

a

,, R

R

b

b

))..

Generatory RC z mostkiem Wiena

Generatory RC z mostkiem Wiena

W praktycznych

W praktycznych
zastosowaniach:

zastosowaniach:

wtedy:

wtedy:

Generatory RC

Generatory RC –

– czwórnik podwójne T

czwórnik podwójne T

W porównaniu do generatorów RC maj

ą

:

W porównaniu do generatorów RC maj

ą

:

małe zniekształcenia (zale

ż

ne od dobroci obwodu LC),

małe zniekształcenia (zale

ż

ne od dobroci obwodu LC),

mo

ż

liwo

ść

uzyskania du

ż

ej stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci (dzi

ę

ki

mo

ż

liwo

ść

uzyskania du

ż

ej stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci (dzi

ę

ki

zastosowaniu kondensatorów z ujemnym współczynnikiem

zastosowaniu kondensatorów z ujemnym współczynnikiem
temperaturowym i dodatnim dla indukcyjno

ś

ci),

temperaturowym i dodatnim dla indukcyjno

ś

ci),

wysok

ą

sprawno

ść

,

wysok

ą

sprawno

ść

,

mo

ż

liwo

ść

modulacji,

mo

ż

liwo

ść

modulacji,

zadowalaj

ą

c

ą

prac

ę

przy obni

ż

onym napi

ę

ciu zasilania.

zadowalaj

ą

c

ą

prac

ę

przy obni

ż

onym napi

ę

ciu zasilania.

Generatory LC nie nadaj

ą

si

ę

do generacji małych

Generatory LC nie nadaj

ą

si

ę

do generacji małych

cz

ę

stotliwo

ś

ci, gdy

ż

warto

ś

ci elementów LC s

ą

bardzo du

ż

e.

cz

ę

stotliwo

ś

ci, gdy

ż

warto

ś

ci elementów LC s

ą

bardzo du

ż

e.

Generatory LC

Generatory LC

2011-01-17

4

Generatory Colpittsa (a), Hartleya (b), Meissnera (c).

Generatory Colpittsa (a), Hartleya (b), Meissnera (c).

Trzy podstawowe struktury generatorów LC, ró

ż

ni

ą

ce si

ę

sposobem

Trzy podstawowe struktury generatorów LC, ró

ż

ni

ą

ce si

ę

sposobem

sprz

ęż

enia obwodu rezonansowego z elementem aktywnym.

sprz

ęż

enia obwodu rezonansowego z elementem aktywnym.

Generatory LC ze sprzężeniem zwrotnym

Generatory LC ze sprzężeniem zwrotnym

dla cz

ę

stotliwo

ś

ci rezonansowej:

dla cz

ę

stotliwo

ś

ci rezonansowej:

sygnał sprz

ęż

enia zwrotnego z kondensatora C1 jest

przesuni

ę

ty w fazie o 180

°

wzgl

ę

dem sygnału

wyj

ś

ciowego wzmacniacza i doprowadzany do bazy.

Po wzmocnieniu słu

ż

y on do podtrzymywania drga

ń

w

układzie. Przesuni

ę

cie w samym wzmacniaczu wynosi

równie

ż

180

°

, wi

ę

c spełniony jest

warunek fazy

.

Warunek amplitudy

zale

ż

y od stosunku pojemno

ś

ci

obwodu rezonansowego C1/C2.
Dodatkowe funkcje pełni

ą

:

# Kondensator C3 o du

ż

ej pojemno

ś

ci blokuje

przepływ składowej stałej pr

ą

du kolektora przez

obwód rezonansowy,
# Rezystory R1,R2 i RE s

ą

elementami obwodu

polaryzacji stałopr

ą

dowej tranzystora, ustalaj

ą

cymi

jego spoczynkowy punkt pracy;
Dławik wysokiej cz

ę

stotliwo

ś

ci przepuszcza składow

ą

stał

ą

pr

ą

du, lecz blokuje przedostawanie si

ę

sygnału

zmiennego z wyj

ś

cia generatora do obwodu zasilania

(zwieranie sygnału przez obwód zasilania).

Zasada działania generatorów

Zasada działania generatorów

z dzieloną pojemnością (Colpittsa)

z dzieloną pojemnością (Colpittsa)

Zasilanie generatorów LC

Zasilanie generatorów LC

Zasilanie

Zasilanie równoległe

równoległe przez

przez dławik

dławik w

w..cz

cz.. blokuje

blokuje przepływ

przepływ

pr

ą

du

pr

ą

du wielkiej

wielkiej cz

ę

stotliwo

ś

ci,

cz

ę

stotliwo

ś

ci, przez

przez co

co zapewnione

zapewnione jest

jest

dobre

dobre dopasowanie

dopasowanie

ź

ródła

ź

ródła zasilaj

ą

cego

zasilaj

ą

cego..

Dodatkow

ą

Dodatkow

ą

zalet

ą

zalet

ą

s

ą

s

ą

małe

małe straty

straty mocy

mocy w

w obwodzie

obwodzie

zasilania,

zasilania, natomiast

natomiast wad

ą

wad

ą

–

– trudno

ść

trudno

ść

wykonania

wykonania (brak

(brak

własnych

własnych rezonansów,

rezonansów, odpowiednio

odpowiednio du

ż

a

du

ż

a indukcyjno

ść

indukcyjno

ść

własna)

własna)..

Inne

Inne sposoby

sposoby zasilania

zasilania to

to:: zasilanie

zasilanie szeregowe

szeregowe oraz

oraz

zasilanie

zasilanie od

od strony

strony emitera

emitera lub

lub

ź

ródła

ź

ródła tranzystora

tranzystora..

zbudowany

zbudowany jest

jest ze

ze wzmacniacza

wzmacniacza pracuj

ą

cego

pracuj

ą

cego w

w konfiguracji

konfiguracji WE

WE z

z

p

ę

tl

ą

p

ę

tl

ą

sprz

ęż

enia

sprz

ęż

enia zwrotnego

zwrotnego zawieraj

ą

c

ą

zawieraj

ą

c

ą

obwód

obwód rezonansowy

rezonansowy L,

L, C

C

1

1

,,

w

w którym

którym indukcyjno

ść

indukcyjno

ść

jest

jest podzielona

podzielona na

na dwie

dwie cz

ęś

ci

cz

ęś

ci L

L

1

1

ii L

L

2

2

Generator z dzieloną indukcyjnością

Generator z dzieloną indukcyjnością

(Hartley’a)

(Hartley’a)

a) schemat blokowy

a) schemat blokowy

b) układ strojony na kolektorze z zasilaniem równoległym

b) układ strojony na kolektorze z zasilaniem równoległym

Charakterystyczn

ą

Charakterystyczn

ą

cech

ą

cech

ą

tego

tego typu

typu generatora

generatora s

ą

s

ą

dwie

dwie cewki

cewki

stanowi

ą

ce

stanowi

ą

ce transformator,

transformator, z

z których

których jedna

jedna wraz

wraz z

z przył

ą

czonym

przył

ą

czonym

kondensatorem

kondensatorem stanowi

stanowi obwód

obwód drga

ń

drga

ń

..

Generator Meissnera

Generator Meissnera

Na

Na bazie

bazie 3

3 podstawowych

podstawowych układów

układów

powstało

powstało wiele

wiele odmian

odmian

układów

układów

generacyjnych

generacyjnych.. Do

Do najwa

ż

niejszych

najwa

ż

niejszych z

z nich

nich nale

ż

y

nale

ż

y

generator

generator

Clappa

Clappa

(odmiana

(odmiana

Colpittsa)

Colpittsa)

oraz

oraz

generatory

generatory

kwarcowe

kwarcowe nazywane

nazywane

układami

układami Pierce'a

Pierce'a

(odmiana

(odmiana generatorów

generatorów

Colpittsa

Colpittsa ii Hartleya)

Hartleya)..

Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym

Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym

2011-01-17

5

jest

jest modyfikacj

ą

modyfikacj

ą

generatora

generatora Colpittsa,

Colpittsa, polegaj

ą

c

ą

polegaj

ą

c

ą

na

na zastosowaniu

zastosowaniu

dodatkowo

dodatkowo kondensatora

kondensatora stroj

ą

cego

stroj

ą

cego C

C3

3 poł

ą

czonego

poł

ą

czonego szeregowo

szeregowo z

z

cewk

ą

cewk

ą

L

L obwodu

obwodu..

Takie

Takie

rozwi

ą

zanie

rozwi

ą

zanie

pozwala

pozwala

u

ż

y

ć

u

ż

y

ć

du

ż

ych

du

ż

ych

warto

ś

ci

warto

ś

ci

pojemno

ś

ci

pojemno

ś

ci

kondensatorów

kondensatorów C

C1

1 ii C

C2

2 (do

(do 1

1 mF)

mF) co

co znacznie

znacznie poprawia

poprawia stało

ść

stało

ść

cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci generatora

generatora..

Układy uproszczone a) generator Colpittsa b) generator Clappa

Układy uproszczone a) generator Colpittsa b) generator Clappa

Generator Clappa

Generator Clappa

S

ą

S

ą

pewn

ą

pewn

ą

odmian

ą

odmian

ą

generatorów

generatorów

LC,

LC, wykorzystuj

ą

ce

wykorzystuj

ą

ce rezonator

rezonator

kwarcowy

kwarcowy..

Pozwalaj

ą

Pozwalaj

ą

na

na osi

ą

gni

ę

cie

osi

ą

gni

ę

cie du

ż

ej

du

ż

ej stało

ś

ci

stało

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci,, nieosi

ą

galnej

nieosi

ą

galnej

przy

przy u

ż

yciu

u

ż

yciu konwencjonalnych

konwencjonalnych obwodów

obwodów LC

LC.. Konieczne

Konieczne jest

jest jednak

jednak

stosowanie

stosowanie układów

układów z

z kompensacj

ą

kompensacj

ą

wpływów

wpływów temperatury

temperatury..

Generatory kwarcowe

Generatory kwarcowe

Grupy układowe generatorów:

Grupy układowe generatorów:

generatory, w których rezonator wykorzystany

generatory, w których rezonator wykorzystany

jest jako selektywny element sprz

ę

gaj

ą

cy o

jest jako selektywny element sprz

ę

gaj

ą

cy o

małej rezystancji (generatory Butlera)

małej rezystancji (generatory Butlera)

,,

generatory, w których rezonator pracuje jako

generatory, w których rezonator pracuje jako

zast

ę

pcza indukcyjno

ść

o warto

ś

ci szybko

zast

ę

pcza indukcyjno

ść

o warto

ś

ci szybko

rosn

ą

cej z cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

(generatory Pierce'a).

rosn

ą

cej z cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

(generatory Pierce'a).

a) z czwórnikiem sprz

ę

gaj

ą

cym Colpittsa,

a) z czwórnikiem sprz

ę

gaj

ą

cym Colpittsa,

b) z czwórnikiem sprz

ę

gaj

ą

cym Hartleya

b) z czwórnikiem sprz

ę

gaj

ą

cym Hartleya

c) praktyczna realizacja z czwórnikiem sprz

ę

gaj

ą

cym Colpittsa

c) praktyczna realizacja z czwórnikiem sprz

ę

gaj

ą

cym Colpittsa

Generatory Butlera

Generatory Butlera

a) Colpittsa

a) Colpittsa--Pierce'a z dwoma pojemno

ś

ciami

Pierce'a z dwoma pojemno

ś

ciami

b) Colpittsa

b) Colpittsa--Pierce'a z obwodem rezonansowym

Pierce'a z obwodem rezonansowym

c) Hartleya

c) Hartleya--Pierce'a z indukcyjno

ś

ci

ą

Pierce'a z indukcyjno

ś

ci

ą

d) Hartleya

d) Hartleya--Pierce'a z obwodem rezonansowym

Pierce'a z obwodem rezonansowym

Generatory Pierce’a

Generatory Pierce’a

Zwykle

Zwykle energia

energia elektryczna

elektryczna pobierana

pobierana jest

jest z

z sieci

sieci.. Rola

Rola zasilacza

zasilacza jest

jest

przetworzenie

przetworzenie jej

jej tak,

tak, by

by była

była dostosowana

dostosowana do

do układu

układu odbiorczego

odbiorczego..

Najcz

ęś

ciej

Najcz

ęś

ciej wymagane

wymagane jest,

jest, by

by zasilacz

zasilacz był

był

ź

ródłem

ź

ródłem napi

ę

ciowym,

napi

ę

ciowym,

niekiedy

niekiedy jest

jest on

on ogranicznikiem

ogranicznikiem pr

ą

du

pr

ą

du (

ź

ródłem

(

ź

ródłem pr

ą

dowym),

pr

ą

dowym), czasami

czasami

spełnia

spełnia te

ż

te

ż

inne,

inne, dodatkowe

dodatkowe funkcje,

funkcje, jak

jak zabezpieczenie

zabezpieczenie przed

przed

przegrzaniem,

przegrzaniem, zapaleniem,

zapaleniem, pora

ż

eniem

pora

ż

eniem itp

itp..

Zasilacze

Zasilacze

Zakres

Zakres mocy

mocy zasilaczy

zasilaczy napi

ę

cia

napi

ę

cia stałego

stałego jest

jest bardzo

bardzo szeroki

szeroki

–

– od kilku watów do kilkuset kilowatów.

od kilku watów do kilkuset kilowatów.

Schemat blokowy zasilaczy

Schemat blokowy zasilaczy

WEJ

Ś

CIE

sie

ć

transformator

prostownik

filtr

stabilizator

obci

ąż

enie

WYJ

Ś

CIE

2011-01-17

6

Zasilacze

Zasilacze

Konwencjonalne

Konwencjonalne zasilacze

zasilacze o

o działaniu

działaniu ci

ą

głym,

ci

ą

głym, charakteryzuj

ą

charakteryzuj

ą

si

ę

si

ę

prost

ą

prost

ą

budow

ą

budow

ą

ii du

żą

du

żą

niezawodno

ś

ci

ą

niezawodno

ś

ci

ą

pracy

pracy.. Zalet

ą

Zalet

ą

jest

jest

równie

ż

równie

ż

to,

to,

ż

e

ż

e nie

nie wytwarzaj

ą

wytwarzaj

ą

napi

ęć

napi

ęć

zakłócaj

ą

cych

zakłócaj

ą

cych..

Posiadaj

ą

Posiadaj

ą

jednak

jednak szereg

szereg wad

wad np

np.. du

ż

e

du

ż

e wymiary

wymiary ii du

ż

a

du

ż

a masa,

masa,

mała

mała sprawno

ść

sprawno

ść

energetyczna

energetyczna (na

(na ogół

ogół <

<50

50%

%)) oraz

oraz mała

mała

zdolno

ść

zdolno

ść

utrzymania

utrzymania napi

ę

cia

napi

ę

cia wyj

ś

ciowego

wyj

ś

ciowego przy

przy chwilowych

chwilowych

zanikach

zanikach napi

ę

cia

napi

ę

cia sieci

sieci zasilaj

ą

cej

zasilaj

ą

cej.. Dlatego

Dlatego stosowanie

stosowanie ich

ich jest

jest

ograniczone

ograniczone do

do zasilania

zasilania układów

układów małej

małej ii

ś

redniej

ś

redniej mocy,

mocy,

Przy

Przy wi

ę

kszym

wi

ę

kszym mocach

mocach stosuje

stosuje si

ę

si

ę

zasilacze

zasilacze impulsowe,

impulsowe,

składaj

ą

ce

składaj

ą

ce

si

ę

si

ę

z

z

zasilacza

zasilacza

niestabilizowanego

niestabilizowanego

oraz

oraz

impulsowego

impulsowego stabilizatora

stabilizatora napi

ę

cia

napi

ę

cia stałego

stałego..

Dopasowanie

Dopasowanie przemiennego

przemiennego napi

ę

cia

napi

ę

cia sieci

sieci do

do napi

ę

cia

napi

ę

cia

wyj

ś

ciowego

wyj

ś

ciowego zasilacza

zasilacza..

Galwaniczna

Galwaniczna

izolacja

izolacja

układu

układu

elektronicznego

elektronicznego

od

od sieci

sieci

(zabezpieczenie

(zabezpieczenie przed

przed pora

ż

eniem,

pora

ż

eniem, po

ż

arem,

po

ż

arem, zakłóceniami)

zakłóceniami)..

Transformator

Transformator

Stabilizatorem

Stabilizatorem napi

ę

cia

napi

ę

cia lub

lub pr

ą

du

pr

ą

du stałego

stałego nazywamy

nazywamy układ,

układ, którego

którego

zadaniem

zadaniem jest

jest utrzymywania

utrzymywania stałej

stałej warto

ś

ci

warto

ś

ci napi

ę

cia

napi

ę

cia lub

lub pr

ą

du

pr

ą

du

wyj

ś

ciowego,

wyj

ś

ciowego,

przy

przy

okre

ś

lonych

okre

ś

lonych

granicach

granicach

zmian

zmian

napi

ę

cia

napi

ę

cia

zasilaj

ą

cego,

zasilaj

ą

cego,

obci

ąż

enia

obci

ąż

enia

oraz

oraz

czynników

czynników

zewn

ę

trznych,

zewn

ę

trznych,

np

np..

temperatury,

temperatury, ci

ś

nienia,

ci

ś

nienia, wilgotno

ś

ci,

wilgotno

ś

ci, czasu

czasu itd

itd..

Analogowe

Analogowe stabilizatory

stabilizatory napi

ę

cia

napi

ę

cia działaj

ą

działaj

ą

w

w oparciu

oparciu o

o zasad

ę

zasad

ę

dzielnika

dzielnika oporowego

oporowego.. Dziel

ą

Dziel

ą

si

ę

si

ę

na

na stabilizatory

stabilizatory szeregowe

szeregowe ii

równoległe,

równoległe, w

w zale

ż

no

ś

ci

zale

ż

no

ś

ci od

od tego

tego w

w jakim

jakim poło

ż

eniu

poło

ż

eniu wzgl

ę

dem

wzgl

ę

dem

wyj

ś

cia

wyj

ś

cia znajduje

znajduje si

ę

si

ę

element

element reguluj

ą

cy

reguluj

ą

cy..

Stabilizator

Stabilizator

•• Współczynnik

Współczynnik niestało

ś

ci

niestało

ś

ci napi

ę

cia

napi

ę

cia (lub

(lub współczynnik

współczynnik stabilizacji

stabilizacji napi

ę

cia),

napi

ę

cia),

•• Współczynnik

Współczynnik niestało

ś

ci

niestało

ś

ci pr

ą

du

pr

ą

du (lub

(lub współczynnik

współczynnik stabilizacji

stabilizacji pr

ą

du),

pr

ą

du),

•• Ró

ż

niczkowa

Ró

ż

niczkowa rezystancja

rezystancja wyj

ś

ciowa,

wyj

ś

ciowa,

•• Ró

ż

niczkowa

Ró

ż

niczkowa konduktancja

konduktancja wyj

ś

ciowa,

wyj

ś

ciowa,

•• Temperaturowy

Temperaturowy współczynnik

współczynnik stabilizacji

stabilizacji napi

ę

cia,

napi

ę

cia,

•• Temperaturowy

Temperaturowy współczynnik

współczynnik stabilizacji

stabilizacji pr

ą

du,

pr

ą

du,

•• Czasowy

Czasowy współczynnik

współczynnik stabilizacji

stabilizacji napi

ę

cia,

napi

ę

cia,

•• Czasowy

Czasowy współczynnik

współczynnik stabilizacji

stabilizacji pr

ą

du,

pr

ą

du,

•• Znamionowe

Znamionowe (nominalne)

(nominalne) napi

ę

cie

napi

ę

cie wyj

ś

ciowe,

wyj

ś

ciowe,

•• Znamionowy

Znamionowy (nominalne)

(nominalne) pr

ą

d

pr

ą

d wyj

ś

ciowy,

wyj

ś

ciowy,

•• Maksymalna

Maksymalna ii minimalna

minimalna ró

ż

nica

ró

ż

nica napi

ęć

,

napi

ęć

,

•• Pr

ą

d

Pr

ą

d zwarcia,

zwarcia,

•• Maksymalny

Maksymalny pr

ą

d

pr

ą

d wyj

ś

ciowy,

wyj

ś

ciowy,

•• Zakres

Zakres temperatury

temperatury pracy,

pracy,

•• Sprawno

ść

Sprawno

ść

energetyczna

energetyczna..

Parametry stabilizatorów

Parametry stabilizatorów

najprostszy stabilizator równoległy

najprostszy stabilizator równoległy –

– dioda Zenera

dioda Zenera

Stabilizator równoległy

Stabilizator równoległy –

– dioda Zenera

dioda Zenera

U

z

∆

U

z

I

z

0

U

F

∆

I

z

I

F

Proces

Proces

prostowania

prostowania

wymaga

wymaga

u

ż

ycia

u

ż

ycia

elementów

elementów

nieliniowych

nieliniowych spełniaj

ą

cych

spełniaj

ą

cych

funkcje

funkcje jednokierunkowych

jednokierunkowych

zaworów

zaworów pr

ą

dowych

pr

ą

dowych..

Przy

Przy

u

ż

yciu

u

ż

yciu

diod

diod

realizuje

realizuje

si

ę

si

ę

układy

układy

prostownicze

prostownicze

niesterowane

niesterowane

(warto

ść

(warto

ść

stałego

stałego

napi

ę

cia

napi

ę

cia

lub

lub

pr

ą

du

pr

ą

du

wyj

ś

ciowego

wyj

ś

ciowego jest

jest ustalona

ustalona ii nie

nie podlega

podlega regulacji)

regulacji)..

Za

Za pomoc

ą

pomoc

ą

tyrystorów

tyrystorów realizuje

realizuje si

ę

si

ę

układu

układu prostownicze

prostownicze

sterowane,

sterowane, umo

ż

liwiaj

ą

ce

umo

ż

liwiaj

ą

ce ci

ą

gł

ą

ci

ą

gł

ą

regulacj

ę

regulacj

ę

napi

ę

cia

napi

ę

cia lub

lub

pr

ą

du

pr

ą

du wyj

ś

ciowego

wyj

ś

ciowego..

Prostowniki

Prostowniki

2011-01-17

7

•• Współczynnik

Współczynnik wykorzystania

wykorzystania napi

ę

ciowego,

napi

ę

ciowego,

•• Współczynnik

Współczynnik wykorzystania

wykorzystania pr

ą

dowego,

pr

ą

dowego,

•• Ró

ż

niczkowa

Ró

ż

niczkowa rezystancja

rezystancja wyj

ś

ciowa,

wyj

ś

ciowa,

•• Współczynnik

Współczynnik t

ę

tnie

ń

,

t

ę

tnie

ń

,

•• Współczynnik

Współczynnik kształtu

kształtu pr

ą

du,

pr

ą

du,

•• Sprawno

ść

Sprawno

ść

energetyczna,

energetyczna,

•• Napi

ę

cie

Napi

ę

cie zwrotne

zwrotne (maksymalne

(maksymalne napi

ę

cie

napi

ę

cie na

na elemencie

elemencie prostowniczym

prostowniczym w

w

stanie

stanie nieprzewodzenia),

nieprzewodzenia),

•• Pr

ą

d

Pr

ą

d udarowy

udarowy (maksymalny

(maksymalny pr

ą

d

pr

ą

d płyn

ą

cy

płyn

ą

cy przez

przez element

element prostowniczy

prostowniczy po

po

wł

ą

czeniu

wł

ą

czeniu układu)

układu)

Parametry prostowników

Parametry prostowników

Współczynnik wykorzystania napi

ę

ciowego (sprawno

ść

Współczynnik wykorzystania napi

ę

ciowego (sprawno

ść

napi

ę

ciowa, skuteczno

ść

prostowania):

napi

ę

ciowa, skuteczno

ść

prostowania):

Współczynnik wykorzystania napięciowego

Współczynnik wykorzystania napięciowego

gdzie:

gdzie: U

U

0

0

–

– składowa stała napi

ę

cia wyj

ś

ciowego,

składowa stała napi

ę

cia wyj

ś

ciowego,

U

U

sm

sm

–

– amplituda zmiennego napi

ę

cia wej

ś

ciowego.

amplituda zmiennego napi

ę

cia wej

ś

ciowego.

Stosunek warto

ś

ci

ś

redniej pr

ą

du fazowego do warto

ś

ci

Stosunek warto

ś

ci

ś

redniej pr

ą

du fazowego do warto

ś

ci

skutecznej tego pr

ą

du

skutecznej tego pr

ą

du

Współczynnik wykorzystania prądowego

Współczynnik wykorzystania prądowego

Współczynnik tętnień

Współczynnik tętnień

gdzie:

gdzie: U

U

1m

1m

–

– amplituda składowej podstawowej t

ę

tnie

ń

o pulsacji m

amplituda składowej podstawowej t

ę

tnie

ń

o pulsacji m

ω

ω

,,

U

U

0

0

–

– składowa stała napi

ę

cia wyj

ś

ciowego,

składowa stała napi

ę

cia wyj

ś

ciowego,

Je

ś

li

Je

ś

li napi

ę

cie

napi

ę

cie podlega

podlega prostowaniu

prostowaniu w

w czasie

czasie jednego

jednego tylko

tylko półokresu

półokresu ka

ż

dej

ka

ż

dej z

z

faz,

faz, to

to taki

taki prostownik

prostownik nazywamy

nazywamy

jednopołówkowym

jednopołówkowym

(półfalowym)

(półfalowym).. Je

ż

eli

Je

ż

eli

natomiast

natomiast napi

ę

cie

napi

ę

cie jest

jest prostowane

prostowane w

w czasie

czasie obu

obu półokresów,

półokresów, to

to taki

taki

prostownik

prostownik nazywamy

nazywamy

dwupołówkowym

dwupołówkowym

(całofalowym)

(całofalowym)..

Prostowniki jedno

Prostowniki jedno-- i dwupołówkowe

i dwupołówkowe

U

obc

t

U

obc

t

Charakteryzuje

Charakteryzuje si

ę

si

ę

mał

ą

mał

ą

sprawno

ś

ci

ą

sprawno

ś

ci

ą

napi

ę

ciow

ą

,

napi

ę

ciow

ą

, pr

ą

dow

ą

pr

ą

dow

ą

ii energetyczn

ą

energetyczn

ą

oraz

oraz

du

ż

ymi

du

ż

ymi t

ę

tnieniami

t

ę

tnieniami o

o pulsacji

pulsacji równej

równej pulsacji

pulsacji podstawowej

podstawowej..

Niekorzystne

Niekorzystne

parametry

parametry

s

ą

s

ą

konsekwencj

ą

konsekwencj

ą

jednopołówkowego

jednopołówkowego

sposobu

sposobu

prostowania

prostowania oraz

oraz braku

braku filtracji

filtracji t

ę

tnie

ń

t

ę

tnie

ń

napi

ę

cia,

napi

ę

cia, z

z uwagi

uwagi na

na rezystancyjny

rezystancyjny

charakter

charakter obci

ąż

enia

obci

ąż

enia..

Prostownik jednopołówkowy

Prostownik jednopołówkowy

2011-01-17

8

Prostownik dwupołówkowy

Prostownik dwupołówkowy

Wykorzystanie

Wykorzystanie napi

ę

ciowe

napi

ę

ciowe jest

jest dwukrotnie

dwukrotnie wi

ę

ksze

wi

ę

ksze w

w porównaniu

porównaniu z

z jedno

jedno--

połówkowym,

połówkowym, t

ę

tnienia

t

ę

tnienia s

ą

s

ą

nadal

nadal du

ż

e

du

ż

e (ze

(ze wzgl

ę

du

wzgl

ę

du na

na brak

brak filtracji),

filtracji), lecz

lecz ich

ich

cz

ę

stotliwo

ść

cz

ę

stotliwo

ść

jest

jest dwukrotnie

dwukrotnie wi

ę

ksza

wi

ę

ksza..

Wykorzystanie

Wykorzystanie pr

ą

dowe

pr

ą

dowe ii sprawno

ść

sprawno

ść

układu

układu s

ą

s

ą

nadal

nadal małe

małe..

Stosuje

Stosuje si

ę

si

ę

głównie

głównie prostowniki

prostowniki dwupołówkowe

dwupołówkowe z

z mostkiem

mostkiem Graetza

Graetza..

Prostownik dwupołówkowy

Prostownik dwupołówkowy

U

obc

t

Układy prostownicze z obciążeniem

Układy prostownicze z obciążeniem

pojemnościowo

pojemnościowo--rezystancyjnym

rezystancyjnym

Układy prostownicze z obciążeniem

Układy prostownicze z obciążeniem

rezystancyjno

rezystancyjno--indukcyjnym

indukcyjnym

Przeciwnie

Przeciwnie ni

ż

ni

ż

przy

przy obci

ąż

eniu

obci

ąż

eniu pojemno

ś

ciowym,

pojemno

ś

ciowym, w

w prostowniku

prostowniku tym

tym

t

ę

tnienia

t

ę

tnienia s

ą

s

ą

tym

tym mniejsze,

mniejsze, im

im mniejsza

mniejsza jest

jest warto

ść

warto

ść

R

R

L

L

,, czyli

czyli wi

ę

kszy

wi

ę

kszy

pr

ą

d

pr

ą

d obci

ąż

enia

obci

ąż

enia.. Stosowane

Stosowane s

ą

s

ą

wi

ę

c

wi

ę

c one

one w

w zasilaczach

zasilaczach du

ż

ej

du

ż

ej mocy

mocy..

Układy prostownicze z filtrem

Układy prostownicze z filtrem pojemno

ś

ciowym

pojemno

ś

ciowym::

Dobre wykorzystanie napi

ę

ciowe i małe t

ę

tnienia w zakresie małych

Dobre wykorzystanie napi

ę

ciowe i małe t

ę

tnienia w zakresie małych

mocy i małych pr

ą

dów

mocy i małych pr

ą

dów

Układy prostownicze z filtrem

Układy prostownicze z filtrem indukcyjnym

indukcyjnym::

Dobre wykorzystanie pr

ą

dowe i małe t

ę

tnienia w zakresie du

ż

ych

Dobre wykorzystanie pr

ą

dowe i małe t

ę

tnienia w zakresie du

ż

ych

mocy i du

ż

ych pr

ą

dów

mocy i du

ż

ych pr

ą

dów

Układy prostownicze z obciążeniem

Układy prostownicze z obciążeniem

rezystancyjno

rezystancyjno--indukcyjnym

indukcyjnym

Zale

ż

no

ść

współczynnika t

ę

tnie

ń

od

Zale

ż

no

ść

współczynnika t

ę

tnie

ń

od

pr

ą

du obci

ąż

enia prostownika:

pr

ą

du obci

ąż

enia prostownika:

P

P

1

1

–

– z obci

ąż

eniem rezystancyjnym,

z obci

ąż

eniem rezystancyjnym,

P

P

2

2

–

– z obci

ąż

eniem pojemno

ś

ciowym,

z obci

ąż

eniem pojemno

ś

ciowym,

P

P

3

3

–

– z obci

ąż

eniem indukcyjnym.

z obci

ąż

eniem indukcyjnym.

Podział filtrów

Podział filtrów

Ze wzgl

ę

du na pasmo cz

ę

stotliwo

ś

ci

Ze wzgl

ę

du na pasmo cz

ę

stotliwo

ś

ci

przenoszonych:

przenoszonych:

dolnoprzepustowy

dolnoprzepustowy

górnoprzepustowy

górnoprzepustowy

ś

rodkowoprzepustowy

ś

rodkowoprzepustowy

ś

rodkowozaporowy

ś

rodkowozaporowy

ω

ω

ω

ω

A

A

A

A

Filtrem

Filtrem

nazywamy

nazywamy

układ

układ

o

o

strukturze

strukturze

czwórnika,

czwórnika, który

który przepuszcza

przepuszcza bez

bez tłumienia

tłumienia

lub

lub z

z niewielkim

niewielkim tłumieniem

tłumieniem napi

ę

cia

napi

ę

cia ii

pr

ą

dy

pr

ą

dy o

o okre

ś

lonym

okre

ś

lonym pa

ś

mie

pa

ś

mie cz

ę

stotliwo

ś

ci,

cz

ę

stotliwo

ś

ci,

a

a tłumi

tłumi napi

ę

cia

napi

ę

cia ii pr

ą

dy

pr

ą

dy le

żą

ce

le

żą

ce poza

poza tym

tym

pasmem

pasmem..

2011-01-17

9

Najcz

ęś

ciej

Najcz

ęś

ciej wykorzystywane

wykorzystywane w

w radiotechnice

radiotechnice ze

ze wszystkich

wszystkich rodzajów

rodzajów

filtrów

filtrów..

Odpowiadaj

ą

Odpowiadaj

ą

za

za

selektywno

ść

selektywno

ść

radia

radia

wydzielaj

ą

c

wydzielaj

ą

c

jedn

ą

jedn

ą

odbieran

ą

odbieran

ą

cz

ę

stotliwo

ść

cz

ę

stotliwo

ść

..

Dla

Dla małych

małych cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci (akustycznych)

(akustycznych) realizowany

realizowany na

na ogół

ogół jest

jest jako

jako

szeregowe

szeregowe

poł

ą

czenie

poł

ą

czenie

dwóch

dwóch

filtrów

filtrów

--

dolnoprzepustowego

dolnoprzepustowego

ii

górnoprzepustowego

górnoprzepustowego o

o cz

ę

stotliwo

ś

ciach

cz

ę

stotliwo

ś

ciach granicznych

granicznych dobranych

dobranych tak,

tak, aby

aby

uzyska

ć

uzyska

ć żą

dan

ą

żą

dan

ą

cz

ę

stotliwo

ść

cz

ę

stotliwo

ść ś

rodkow

ą

ś

rodkow

ą

ii szeroko

ść

szeroko

ść

pasma

pasma.. Taka

Taka metoda

metoda

jest

jest stosowana

stosowana w

w sytuacji,

sytuacji, gdy

gdy filtr

filtr ma

ma stosunkowo

stosunkowo szerokie

szerokie pasmo

pasmo..

Filtry środkowoprzepustowe

Filtry środkowoprzepustowe

Drug

ą

Drug

ą

metod

ą

metod

ą

konstruowania

konstruowania

filtrów

filtrów

ś

rodkowoprzepustowych

ś

rodkowoprzepustowych

jest

jest

wykorzystanie

wykorzystanie

obwodów

obwodów rezonansowych

rezonansowych LC

LC,, sposób

sposób ten

ten jest

jest

wykorzystywany

wykorzystywany przede

przede wszystkim

wszystkim dla

dla wysokich

wysokich

cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci (radiowych)

(radiowych)..

W

W układach

układach odbiorników

odbiorników radiowych

radiowych u

ż

ywane

u

ż

ywane s

ą

s

ą

w

w zasadzie

zasadzie wył

ą

cznie

wył

ą

cznie ten

ten drugi

drugi rodzaj

rodzaj filtrów

filtrów

Filtr

Filtr nieprzepuszczaj

ą

cy

nieprzepuszczaj

ą

cy cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci sygnału

sygnału mi

ę

dzy

mi

ę

dzy dwoma

dwoma

ustalonymi

ustalonymi warto

ś

ciami

warto

ś

ciami granicznymi

granicznymi.. Jest

Jest to

to odwrotno

ść

odwrotno

ść

filtru

filtru

ś

rodkowoprzepustowego

ś

rodkowoprzepustowego..

Mo

ż

e

Mo

ż

e słu

ż

y

ć

słu

ż

y

ć

mi

ę

dzy

mi

ę

dzy innymi

innymi do

do usuwania

usuwania przyd

ź

wi

ę

ku

przyd

ź

wi

ę

ku w

w sygnale

sygnale

elektrycznym

elektrycznym pochodz

ą

cym

pochodz

ą

cym od

od cz

ę

stotliwo

ś

ci

cz

ę

stotliwo

ś

ci pr

ą

du

pr

ą

du elektrycznego

elektrycznego

w

w sieci

sieci energetycznej

energetycznej (w

(w Polsce

Polsce jest

jest to

to 50

50 Hz)

Hz).. W

W takim

takim przypadku

przypadku

ustawia

ustawia si

ę

si

ę

filtr

filtr

ś

rodkowozaporowy

ś

rodkowozaporowy o

o dolnej

dolnej warto

ś

ci

warto

ś

ci granicznej

granicznej

49

49 Hz

Hz ii górnej

górnej 51

51 Hz

Hz..

Filtry środkowozaporowe

Filtry środkowozaporowe

Gdzie jest Chińczyk?

Gdzie jest Chińczyk?