Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola 13 Druhy vyhlazovacích filtrů Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 DRUHY VYHLAZOVACÍCH FILTRŮ... 2 1.1 RC FILTR... 2 1.2 LC FILTR... 2 1.3 AKTIVNÍ FILTR... 3 1.4 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje druhy vyhlazovacích filtrů. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody. 1
1 Druhy vyhlazovacích filtrů K filtraci napětí se používají různé pasivní a aktivní součástky. 1.1 RC filtr Filtry RC patří mezi pasivní filtry. V podélné větvi mají rezistory R a v příčné větvi kondenzátory C. Filtry RC pracují jako dělič, který je složený s prvků RC. Je-li požadavek na činitel vyhlazení větší než 20, nebo požahuje-li se co nejmenší úbytek napětí na filtru, je výhodné použít filtr dvojstupňový, protože Rz je obyčejně větší než R a jejich poměr jde k nule. Používají se nejčastěji pro malé proudy. Pro činitel filtrace platí vztah (odvození): Obrázek 1 - RC filtr 1.2 LC filtr Filtr LC je složitější o nutnost navíjet cívku, ale je podstatně účinnější než RC filtr. Navíc účinek filtrace narůstá s druhou mocninou frekvence. Pro dvoucestné zapojení je stejný filtr čtyřikrát účinnější než pro jednocestné zapojení. Výhodou je malý úbytek napětí na tlumivce, tlumivka je však drahá, rozměrově velká a má velkou hmotnost. Tlumivka musí mít vzduchovou mezeru, neboť jí prochází celkový proud do zátěže. Pro vyšší frekvence se používá feritové jádro. Používají se pro velké proudy. Pro činitel filtrace platí vztah (odvození): 2
Obrázek 2 - LC filtr 1.3 Aktivní filtr Aktivní filtr se skládá z pasivního členu RC a výkonového tranzistoru s velkým proudovým zesilovacím činitelem. Pasivní člen RC udržuje konstantní napětí na bázi tranzistoru. To je umožněno tím, že báze odebírá zanedbatelný proud. Obrázek 3 - aktivní filtr s tranzistorem Zvlněním filtrovaného napětí U ZV se mění napětí mezi bází a emitorem tranzistoru a tím se ovládá jeho vnitřní odpor. Kolísáním vnitřního odporu se zvlněním se mění úbytek napětí na vnitřním odporu tranzistoru U CE tak, že na výstupu filtru je zvlnění podstatně menší neřž je na jeho vstupu. 1.4 Kontrolní otázky 1. Vyjmenujte typy filtru. 2. Napište vztah pro RC a LC filtr. 3. Jaký je rozdíl mezi aktivním a pasivním filtrem? 4. Porovnejte RC a LC filtry. 5. Nakreslete RC filtr. 6. Nakreslete LC filtr. 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - RC FILTR... 2 OBRÁZEK 2 - LC FILTR... 3 OBRÁZEK 3 - AKTIVNÍ FILTR S TRANZISTOREM... 3 6