Источники пшпанич

[гл 15

мого - отрицателен, то комбинация двух на встречу включенных диодов будет иметь повышенную температурную стабильность Изго товленный с использованием этого способа эталонный диод типа IN429 имеет температурный коэффициент порядка 0,007%/° С.

15-9в Типовые схемы стабилизации Простейшая схема стабилизатора, в которой в качестве стабилизирующего элемента исполь зуется кремниевый плоскостный диод, идеи тична схеме стабилизатора, использующей в качестве такого элемента стабилитрон (см рис 15 24) Величину ограничительного сопротив ления в этой схеме выбирают такой, чтобы в случае, когда напряжение источника дости гает максимума, а ток нагрузки - минимума, ограничить ток диода величиной, находящейся в пределах допустимого для диода рассеяния

Параметром, аналогичным потенциалу зажигания стабилитрона, низковольтные диоды не обладают Однако для возбуждения стаби лизирующего эффекта в некоторых высоко вольтных диодах первоначально необходимо подавать на них напряжение, превышающее напряжение стабилизации

Другие схемы, в которых кремниевые плос Костные диоды могут быть использованы как

стабилизирующие элементы, показаны на рис. 15 30-15 33

Построенный на таких диодах двухкаскад ный стабилизатор может служить источником эталонного напряжения, близким по стабиль ности к нормальному элементу. В этом стабилизаторе диоды и сопротивления схемы должны быть помещены в термостат На вход стабилизатора подается нестабильное постоянное напряжение, по величине значительно превышающее выходное стабилизированное напряжение Первый каскад выполняется по схеме на рис 15 24 и работает на одном или комбинации из двух диодов Напряжение на выходе первого каскада будет промежуточным по величине между входным и выходным напряжениями стабилизатора Второй каскад стабилизатора по схеме идентичен первому, но работающий в нем диод дотжен быть рассчитан на номинапь ное напряжение стабилизации, равное заданному выходному напряжению стабилизатора Если иа выходе стабилизатора поставлены в качестве нагрузки делитель или калиброванное сопротивление, то они должны быть строго постоянными по величине, а для получения высшей степени стабильности они должны быть помещены в термостат

ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ

ФИЛЬТРЫ

16-1. ФИЛЬТРЫ ТИПОВ к И m

Фильтры типов кит представляют собой единое семейство фильтров, которые иногда относятся к так называемым зобелевским1 фильтрам.

16-1а. Классификация фильтров. Фильтры классифицируются на четыре основных типа.

Фильтр ни ж,н их частот. Полоса пропускания простирается от нулевой частоты до частоты среза /гр, а полоса затухания- от/гр до бесконечности.

Фильтр верхних частот. Полоса затухания простирается от нулевой частоты до частоты среза /гр, а полоса пропускания - от /гр до бесконечности.

Полосовой фильтр. Полоса пропускания простирается от низшей частоты среза fi до высшей частоты среза /2, а полоса затухания - от нуля до/! и от/2 до бесконечности.

Режекторный фильтр. Полоса пропускания простирается от нулевой частоты до низшей частоты среза /j и от высшей частоты среза /2 до бесконечности, а полоса затухания - от fi до /2.

16-16 Полоса затухания и полоса пропускания. В полосе затухания характеристическое сопротивление фильтра является чисто реактивным, и при нагрузке фильтра на сопротивление, равное характеристическому сопротивлению, возбуждающий генератор (источник сигнала) будет работать на чисто реактивную нагрузку. При этом активная мощность не будет передаваться в нагрузку. В практических устройствах, где фильтр нагружается активным сопротивлением, имеет место рассогласование между выходом фильтра и нагрузкой, вызывающее на входе фильтра некоторую активную составляющую. В этом случае в полосе затухания фильтр будет передавать определенную часть мощности возбуждающего генератора в нагрузку.

В полосе пропускания характеристическое сопротивление фильтра является чисто активным; следовательно, если нагрузка фильтра равна его характеристическому сопротивлению, возбуждающий генератор будет работать на чисто активное сопротивление, передавая всю мощность в нагрузку при наличии идеального

1 Otto J. Z о b е 1, Theory and design of uniform

and composite electric wave filters, Bell Telephone

System Tech. J., vol. 2, p. 1, January 1923.

15»

фильтра, не содержащего потерь в реактивные элементах. В практических устройствах элементы фильтра обладают активным сопротивлением, и поэтому часть полезной мощности будет рассеиваться в этих элементах.

16-1в. Характеристические сопротивления и постоянная передачи Характеристическим сопротивлением Z0 симметричного фильтра называется такое сопротивление, которым следует нагрузить выход фильтра, чтобы при этом его входное сопротивление было равно также Z0. Характеристическое сопротивление часто называют также волновым сопротивлением. Характеристическое сопротивление любого четырехполюсника может быть определено из выражения

Zo = ZBX х. XZBX. к. 3, (16-1)

где ZBX. х. х - входное сопротивление при холостом ходе на выходе;

ZBx. к. з - входное сопротивление при коротком замыкании на выходе.

Несимметричный четырехполюсник работает в режиме зеркальных характеристических сопротивлений, если его входное сопротивление равно выходному сопротивлению возбуждающей цепи источника сигнала, а выходное сопротивление - сопротивлению нагрузки

Коэффициент передачи2 f= = а + ур определяется как половина натурального логарифма отношения кажущихся мощностей на входе и выходе четырехполюсника, когда четырехполюсник работает в режиме зеркальных характеристических сопротивлений. Пример цепи, работающей в таком режиме, показан на рис. 16-1. Уравнения (16-2) и (16-3) также применимы к цепям, работающим в этом режиме:

1=а+*=т*$ГыъУ%; 06-2)

e\ = e=,b-YZ, (16-3)

где а - коэффициент затухания, неп (1 неп~ =( 8,686 дб); р- коэффициент фазы, рад;

1 Здесь отмечается то обстоятельство, что несимметричному четырехполюснику в отличие от симметричного свойственны два характеристических сопротивления: со стороны входа и со стороны выхода. (Прим.

Ред > •

2 Эта величина часто называется также коэффициентом распространения.

Zn - характеристическое сопротивление со стороны входа; Z22 - характеристическое сопротивление со стороны выхода.

Рис. I6-I. Цепь, нагруженная на собственные повторные сопротивления

Если четырехполюсник симметричен, справедливы соотношения

f et = ea+J9 = H1- = iL. (16-4)

Ut /2

16- 1г. Схемы фильтров. На рис. 16-2 показаны основные Т- и П-образные схемы фильтров в двух разновидностях, а именно балансной и небалансной.

Характеристические сопротивления симметричных Т- и П-образных балансных и не-

Небалансная

/гг, /гг,

Небалансная, половины звеньев

/гг,

принять активными и равными ZiZ%, то нагрузочное сопротивление /?н будет равно У L/C при условии, что параллельное и последовательное плечи будут иметь соответственно индуктивный и емкостный характер или соответственно емкостный и индуктивный. Уравнения (16-5) и (16-6) в этом случае примут следующий вид:

2ТП =

1±.

(16-7)

(16-8)

16-1д. Фильтры типа к. В фильтрах типа к произведение последовательного и параллельного полных сопротивлений - величина постоянная, не зависящая от частоты:

(16-9)

где RH - сопротивление нагрузки.

Каждая индуктивность в параллельном и последовательном плечах звеньев соединяется с емкостью в последовательном и параллельном

Балансная W Z, /42,

Балансная, половины звеньев

Т-образные звенья

П-образные звенья

Рис. Ib-2. Конфигурации цепей.

Щ2, №2t

балансных звеньев фильтров определяются соответственно выражениями

ZiZ2

ztz3

r 4Z2

(16-5)

(16-6)

Исследование этих уравнений показывает, что характеристические сопротивления указанных цепей зависят от частоты, а следовательно, эти цепи трудно согласовать между собой при помощи простой цепи. Если нагрузки цепей

плечах соответственно. Полагая, что элементы фильтра не имеют потерь, получим, что соотношения между этими элементами определяются выражением

(16-10)

Частотами максимального ослабления называются такие частоты, которые более всего удалены от полосы пропускания, например в полосовом фильтре типа к частотами максимального ослабления будут нулевая и бесконечная. При требовании более сильного ослабления частот, прилегающих к полосе пропускания, должен быть использован фильтр типа пл.