Пульсация (электрическая) - Ripple (electrical)

Рябь (конкретно пульсация напряжения) в электроника остаточная периодический вариация Напряжение постоянного тока в блоке питания, который был получен из переменный ток (AC) источник. Эта пульсация возникает из-за неполного подавления переменного форма волны после исправления. Пульсации напряжения возникают на выходе выпрямителя или при генерации и коммутации постоянного тока.

Рябь (в частности пульсирующий ток или же импульсный ток) может также относиться к импульсному потреблению тока нелинейными устройствами, такими как выпрямители с конденсаторным входом.

Помимо этих изменяющихся во времени явлений, существует частотная область рябь что возникает в некоторых классах фильтр и другие обработка сигналов сети. В этом случае периодическая вариация - это вариация вносимая потеря сети против увеличения частота. Вариация не может быть строго линейно-периодической. В этом смысле также пульсацию обычно следует рассматривать как случайный эффект, поскольку ее существование является компромиссом между величиной пульсации и другими параметрами конструкции.

Пульсация - это бесполезная трата энергии и имеет много нежелательных эффектов в цепи постоянного тока: она нагревает компоненты, вызывает шум и искажения, а также может привести к неправильной работе цифровых схем. Пульсация может быть уменьшена электронный фильтр, и устраняется регулятор напряжения.

Пульсации напряжения

Неидеальную форму волны постоянного напряжения можно рассматривать как составную часть постоянной Составляющая постоянного тока (смещение) с наложенным переменным (AC) напряжением - пульсирующим напряжением. Составляющая пульсации часто мала по величине по сравнению с составляющей постоянного тока, но в абсолютном выражении пульсация (как в случае HVDC системы передачи) могут составлять тысячи вольт. Пульсация сама по себе представляет собой составную (несинусоидальную) форму волны, состоящую из гармоник некоторой основной частоты, которая обычно является исходной частотой сети переменного тока, но в случае импульсные источники питания, основная частота может составлять от десятков килогерц до мегагерц. Характеристики и составляющие пульсаций зависят от их источника: бывает однофазное полу- и двухполупериодное выпрямление, а также трехфазное полу- и двухполупериодное выпрямление. Выпрямление может быть управляемым (с использованием кремниевых выпрямителей (SCR)) или неконтролируемым (с использованием диодов). Кроме того, активное выпрямление в котором используются транзисторы.

В зависимости от применения могут быть важны различные свойства пульсации напряжения: уравнение пульсаций для анализа Фурье для определения составляющих гармоник; пиковое (обычно размах) значение напряжения; то среднеквадратическое значение (RMS) значение напряжения, которое является составляющей передаваемой мощности; фактор пульсации γ, отношение среднеквадратичного значения к выходному напряжению постоянного тока; коэффициент преобразования (также называемый коэффициентом выпрямления или «КПД») η, отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока; и форм-фактор - отношение среднеквадратичного значения выходного напряжения к среднему значению выходного напряжения. Аналогичные отношения для выходного пульсирующего тока также могут быть вычислены.

Электронный фильтр с высоким импедансом на частоте пульсаций может использоваться для уменьшения напряжения пульсаций и увеличения или уменьшения выхода постоянного тока; такой фильтр часто называют сглаживающий фильтр.

Первым шагом в преобразовании переменного тока в постоянный является передача переменного тока через выпрямитель. В этой ситуации выходное пульсирующее напряжение очень велико; размах напряжения пульсаций равен пиковому напряжению переменного тока минус прямое напряжение выпрямительных диодов. В случае кремниевого диода SS прямое напряжение составляет 0,7 V; для ламповых выпрямителей прямое напряжение обычно находится в диапазоне от 25 до 67 V (5R4). Выходное напряжение представляет собой синусоидальную волну с инвертированными отрицательными полупериодами. Уравнение:

${displaystyle V_{mathrm {L} }(t)=V_{mathrm {AC_{p}} }cdot |sin(t)|}$

Разложение функции Фурье:

${displaystyle V_{mathrm {L} }(t)={frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}+{frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}cdot sum _{n=1}^{infty }{frac {cos(npi )}{1-4n^{2}}}cdot cos(2nomega t)}$

При рассмотрении ряда Фурье становятся очевидными несколько важных свойств:

• постоянный (наибольший) член ${displaystyle {frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}}$ должно быть постоянное напряжение
• основной (частота линии) отсутствует
• расширение состоит только из четных гармоник основной
• амплитуда гармоник пропорциональна ${displaystyle {frac {1}{n^{2}}}}$ куда ${displaystyle n}$ порядок гармоники
• член для гармоники второго порядка ${displaystyle {frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{3pi }}cos(2omega t)}$ часто используется для представления всего напряжения пульсаций для упрощения вычислений.

Выходные напряжения:

${displaystyle {egin{aligned}V_{mathrm {L} }={}&V_{mathrm {AC} }={frac {V_{mathrm {AC_{p}} }}{sqrt {2}}}quad { ext{(ignoring diode drop and losses)}}[6pt]V_{mathrm {DC} }={}&{frac {1}{T}}int _{0}^{T}!V_{mathrm {L} }(t),dt={frac {1}{pi }}{Big [}-cos(t){Big ]}_{0}^{pi }=-cos(pi )--cos(0),={frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}[6pt]V_{mathrm {rms} }={}&{sqrt {{frac {1}{T}}int _{0}^{T}!(V_{mathrm {L} }(t),-K)^{2}dt}}={sqrt {{frac {1}{T}}int _{0}^{T}!V_{mathrm {L} }(t)^{2},-2KV_{mathrm {L} }(t)+K^{2}dt}}[6pt]={}&{sqrt {{frac {1}{pi }}left[{frac {1}{2}}t-{frac {1}{4}}sin(t)+2Kcos(t)+K^{2}tight]_{0}^{pi }}}={sqrt {{frac {1}{pi }}left({frac {pi }{2}}-4KV_{mathrm {AC_{p}} }+K^{2}pi ight)}}[6pt]&{ ext{let }}K=V_{mathrm {DC} },{ ext{ and substitute in terms of }}V_{mathrm {AC_{p}} },{ ext{ so}}={}&{sqrt {{frac {1}{2}}-{frac {8}{pi ^{2}}}V_{mathrm {AC_{p}} }^{2}+{frac {4}{pi ^{2}}}V_{mathrm {AC_{p}} }^{2}}}={sqrt {left({frac {V_{mathrm {AC_{p}} }}{sqrt {2}}}ight)^{2}-left({frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}ight)^{2}}}end{aligned}}}$

${displaystyle V_{ ext{rms}}={frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}{sqrt {{frac {pi ^{2}}{8}}-1}}}$

куда

• ${displaystyle V_{mathrm {L} }}$ - изменяющееся во времени напряжение на нагрузке, ${displaystyle |sin(t)|}$ на период от 0 до Т
• ${displaystyle T}$ это период ${displaystyle V_{mathrm {L} }}$, можно принять как ${displaystyle pi }$ радианы

Фактор пульсации:

${displaystyle gamma ={frac {V_{mathrm {rms} }}{V_{mathrm {DC} }}}={sqrt {{frac {pi ^{2}}{8}}-1}}}$

${displaystyle gamma approx 0.483}$

Форм-фактор:

${displaystyle FF={frac {V_{mathrm {L} }}{V_{mathrm {DC} }}}={frac {frac {V_{mathrm {AC_{p}} }}{sqrt {2}}}{frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}}}$

${displaystyle FF={frac {pi }{2{sqrt {2}}}}approx 1.11}$

Пик-фактор составляет:

${displaystyle PF={frac {V_{mathrm {AC_{p}} }}{frac {V_{mathrm {AC_{p}} }}{sqrt {2}}}}}$

${displaystyle PF={sqrt {2}}}$

Коэффициент конверсии:

${displaystyle eta approx 0.812 (81.2\%)}$

Коэффициент использования трансформатора составляет:

${displaystyle TUFapprox 0.812 ({ ext{bridge}}); 0.692 ({ ext{center-tapped}})}$

Фильтрация

Смотрите также: Выпрямитель § Сглаживание выхода выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом с конденсаторным фильтром

Уменьшение пульсаций - это только одно из нескольких основных соображений при проектировании фильтров источника питания.^{[nb 1]} Фильтрация пульсаций напряжения аналогична фильтрации других типов сигналов. Однако при преобразовании мощности переменного / постоянного тока, а также при выработке энергии постоянного тока высокие напряжения и токи или и то, и другое могут выводиться как пульсации. Следовательно, большие дискретные компоненты, такие как электролитические конденсаторы с высоким номинальным током пульсаций, большие дроссели с железным сердечником и силовые резисторы с проволочной обмоткой, лучше всего подходят для уменьшения пульсаций до приемлемых размеров перед передачей тока на IC компонент, такой как регулятор напряжения, или на нагрузку. Тип необходимой фильтрации зависит от амплитуды различных гармоник пульсаций и требований нагрузки. Например, движущаяся катушка (MC) входная цепь фонокорректора предусилитель может потребоваться снижение пульсации до уровня не более нескольких сотен нановольт (10⁻⁹V). Напротив, зарядное устройство, являясь полностью резистивной схемой, не требует фильтрации пульсаций. Поскольку желаемый выход - постоянный ток (по существу 0 Гц) фильтры пульсаций обычно конфигурируются как фильтры нижних частот характеризуется шунтирующими конденсаторами и последовательными дросселями. Последовательные резисторы могут заменять дроссели для уменьшения выходного постоянного напряжения, а шунтирующие резисторы могут использоваться для регулирования напряжения.

Фильтрация в источниках питания

Большинство источников питания теперь имеют переключаемый режим. Требования к фильтрации для таких источников питания намного легче удовлетворить из-за высокой частоты пульсаций волны. Частота пульсаций в импульсных источниках питания не связана с частотой сети, а скорее кратна частоте цепь прерывателя, который обычно находится в диапазоне 50 кГц до 1 МГц.^{[нужна цитата ]}

Конденсаторные и дроссельные входные фильтры

Входной фильтр конденсатора (в котором первым компонентом является шунтирующий конденсатор) и входной фильтр дросселя (который имеет удушение в качестве первого компонента) могут уменьшить пульсации, но иметь противоположное влияние на напряжение и ток, и выбор между ними зависит от характеристик нагрузки. Конденсаторные входные фильтры плохо регулируют напряжение, поэтому их лучше использовать в цепях со стабильными нагрузками и низкими токами (поскольку здесь низкие токи уменьшают пульсации). Входные фильтры дросселя предпочтительны для цепей с переменными нагрузками и высокими токами (поскольку дроссель выдает стабильное напряжение, а более высокий ток означает меньшую пульсацию в этом случае).

Количество реактивных компонентов в фильтре называется его порядок. Каждый реактивный компонент снижает мощность сигнала на 6 дБ / октава выше (или ниже для фильтра высоких частот) угловая частота фильтра, так что фильтр нижних частот 2-го порядка, например, снижает мощность сигнала на 12 дБ / октава выше угловой частоты. Резистивные компоненты (включая резисторы и паразитные элементы, такие как DCR дросселей и СОЭ конденсаторов) также уменьшают мощность сигнала, но их влияние линейный, и не зависит от частоты.

Обычное устройство позволяет выпрямителю работать в большом сглаживающем конденсатор который действует как резервуар. После пика выходного напряжения конденсатор подает ток на нагрузку и продолжает делать это до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до значения, которое теперь возрастает в следующем полупериоде выпрямленного напряжения. В этот момент выпрямитель снова проводит ток и подает ток в резервуар, пока снова не будет достигнуто пиковое напряжение.

В зависимости от сопротивления нагрузки

Если Постоянная времени RC велика по сравнению с периодом формы сигнала переменного тока, то можно сделать достаточно точное приближение, предположив, что напряжение на конденсаторе падает линейно. Еще одно полезное предположение можно сделать, если пульсации малы по сравнению с напряжением постоянного тока. В этом случае угол фазы через которые выпрямитель проводит ток, будет небольшим, и можно предположить, что конденсатор полностью разряжается от одного пика к другому с небольшой потерей точности.^[1]

Пульсации напряжения от двухполупериодного выпрямителя до и после применения сглаживающего конденсатора

С учетом приведенных выше предположений, напряжение пульсаций от пика до пика можно рассчитать как:

Определение емкость ${displaystyle C}$и Текущий ${displaystyle I}$находятся^[2]

${displaystyle {egin{aligned}&Q=CV_{ ext{pp}}&Q=I_{ ext{ave}}t_{ ext{ave}},end{aligned}}}$

куда ${displaystyle Q}$это сумма заряда. Текущее и время ${displaystyle t}$измеряется от начала разряда конденсатора до минимального напряжения на двухполупериодном выпрямленном сигнале, как показано на рисунке справа. Время ${displaystyle t_{ ext{ave}}}$тогда будет равно половине периода полной волны на входе.

${displaystyle t_{ ext{ave}}={frac {t_{ ext{fullwave}}}{2}}={frac {1}{2f}}}$

Комбинируя три приведенных выше уравнения для определения ${displaystyle V_{ ext{pp}}}$ дает,

${displaystyle V_{ ext{pp}}={frac {Q}{C}}={frac {I_{ ext{ave}}t_{ ext{ave}}}{C}}}$

Таким образом, для двухполупериодного выпрямителя:^[3]

${displaystyle V_{mathrm {pp} }={frac {I}{2fC}}}$

куда

• ${displaystyle V_{mathrm {pp} }}$ напряжение пульсаций от пика до пика
• ${displaystyle I}$ ток в цепи
• ${displaystyle f}$ - частота источника (линии) переменного тока
• ${displaystyle C}$ это емкость

Для среднеквадратичного значения пульсационного напряжения расчет более сложен, так как форма пульсирующего сигнала влияет на результат. Если предположить пилообразная форма волны предположение аналогично сделанным выше. Среднеквадратичное значение пилообразной волны составляет ${displaystyle {frac {V_{mathrm {p} }}{sqrt {3}}}}$ куда ${displaystyle V_{mathrm {p} }}$ пиковое напряжение. При дальнейшем приближении ${displaystyle V_{mathrm {p} }}$ является ${displaystyle {frac {V_{mathrm {pp} }}{2}}}$, это дает результат:^[4]

${displaystyle V_{mathrm {rms} }={frac {V_{mathrm {pp} }}{2{sqrt {3}}}}={frac {I}{4{sqrt {3}}fC}}={frac {V_{mathrm {DC} }}{4{sqrt {3}}fCR}}}$ куда ${displaystyle V_{mathrm {DC} }=IR}$

${displaystyle gamma ={frac {V_{mathrm {rms} }}{V_{mathrm {DC} }}}={frac {1}{4{sqrt {3}}fCR}}}$ ${displaystyle approx 0.453{frac {X_{mathrm {C} }}{R}}}$

куда

• ${displaystyle gamma }$ фактор пульсации
• ${displaystyle R}$ сопротивление нагрузки
• Для приближенной формулы предполагается, что Икс_C ≪ р; это немного больше фактического значения, поскольку пилообразная волна содержит нечетные гармоники, которых нет в выпрямленном напряжении.

В зависимости от последовательного дросселя

Другой подход к уменьшению пульсации - использовать серию удушение. Дроссель имеет фильтрующее действие^{[требуется разъяснение ]} и, следовательно, производит более гладкую форму волны с меньшим количеством сигналов высокого порядка. гармоники. Напротив, выход постоянного тока близок к среднему входному напряжению, в отличие от напряжения с резервуарный конденсатор что близко к пиковому входному напряжению. Начиная с члена Фурье для второй гармоники и игнорируя гармоники более высокого порядка,

${displaystyle V_{mathrm {2f} }(t)={frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{3pi }}cos(2omega t)}$

коэффициент пульсации определяется как:^[5]

${displaystyle {egin{aligned}V_{mathrm {rms} }={}&{sqrt {{frac {1}{T}}int _{0}^{T}left({frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{3pi }}cos(2omega t)ight)^{2}dt}}cdot Z_{mathrm {RL} }&{ ext{where }}Z_{mathrm {RL} }{ ext{ is the impedance of the RL filter formed by the choke and load}}[8pt]={}&{frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{3pi }}{sqrt {{frac {1}{pi }}left[{frac {t}{2}}+{frac {sin 2omega t}{4omega }}ight]_{0}^{pi }}}cdot {frac {R}{sqrt {R^{2}+X_{mathrm {L} }^{2}}}}={frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{3pi }}{sqrt {frac {1}{2}}}cdot {frac {R}{sqrt {R^{2}+X_{mathrm {L} }^{2}}}}={frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{3{sqrt {2}}pi }}cdot {frac {R}{X_{mathrm {L} }}}.end{aligned}}}$

За $Rll X_{L},$

${displaystyle {egin{aligned}V_{mathrm {DC} }={}&{sqrt {left({frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}ight)^{2}-V_{mathrm {rms} }^{2}}}={frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}quad { ext{because }}V_{mathrm {rms} }^{2}=K{frac {R^{2}}{X_{mathrm {L} }^{2}}}{ ext{ is negligible for }}Rll X_{L}.[8pt]gamma ={}&{frac {V_{mathrm {rms} }}{V_{mathrm {DC} }}}=left.{frac {4V_{mathrm {AC_{p}} }}{3{sqrt {2}}pi }}cdot {frac {R}{2omega L}}ight/{frac {2V_{mathrm {AC_{p}} }}{pi }}={frac {R}{3{sqrt {2}}omega L}}.[8pt]&{ ext{Substituting }}X_{mathrm {L} }=2omega L,{ ext{where }}L{ ext{ is the inductance of the choke}};{ ext{ in the more familiar form,}}approx {}&0.471{frac {R}{X_{mathrm {L} }}},{ ext{ for }}Rll X_{L}.end{aligned}}}$

Это немного меньше 0,483, поскольку гармоники высших порядков не учитывались. (Видеть Индуктивность.)

Для того, чтобы последовательный дроссель мог непрерывно проводить ток, требуется минимальная индуктивность (которая зависит от сопротивления нагрузки). Если индуктивность упадет ниже этого значения, ток будет прерывистым, а выходное постоянное напряжение повысится от среднего входного напряжения до пикового входного напряжения; по сути, индуктор будет вести себя как конденсатор. Эта минимальная индуктивность, называемая критическая индуктивность является ${displaystyle L={frac {R}{2pi (3f)}}}$ где R - сопротивление нагрузки, а f - частота сети. Это дает значения L = R / 1131 (часто обозначаются как R / 1130) для 60 Выпрямление сети Гц, а L = R / 942 для 50 Выпрямление сети Гц. Кроме того, прерывание тока в катушке индуктивности вызовет экспоненциальный коллапс ее магнитного потока; при падении тока возникает скачок напряжения, состоящий из очень высоких гармоник, которые могут повредить другие компоненты источника питания или цепи. Это явление называется обратное напряжение.

Комплексный импеданс последовательного дросселя фактически является частью импеданса нагрузки, так что слабо нагруженные цепи имеют повышенную пульсацию (прямо противоположную входному фильтру конденсатора). По этой причине входной фильтр дросселя почти всегда является частью секции LC-фильтра, уменьшение пульсаций которого не зависит от тока нагрузки. Фактор пульсации:

${displaystyle gamma ={frac {V_{mathrm {rms} }}{V_{mathrm {DC} }}}={frac {sqrt {2}}{3}}cdot {frac {1}{4omega ^{2}CL}}approx 0.471{frac {X_{mathrm {C} }}{X_{mathrm {L} }}}}$

куда

• ${displaystyle omega =2pi f}$

В цепях высокого напряжения / низкого тока резистор может заменить последовательный дроссель в секции LC-фильтра (создавая секцию RC-фильтра). Это имеет эффект уменьшения выходного постоянного тока, а также пульсации. Коэффициент пульсации равен

${displaystyle gamma ={frac {V_{mathrm {rms} }}{V_{mathrm {DC} }}}={frac {left(1+{frac {R}{R_{mathrm {L} }}}ight)}{3{sqrt {2}}omega CR}}={frac {1}{3{sqrt {2}}omega CR}}approx 0.471{frac {X_{mathrm {C} }}{R}}}$ если р_L >> р, что делает секцию RC-фильтра практически независимо от нагрузки

куда

• ${displaystyle omega =2pi f}$
• ${displaystyle R}$ сопротивление резистора фильтра

Точно так же из-за независимости секций LC-фильтра от нагрузки, за резервуарным конденсатором обычно следует конденсатор, что приводит к НЧ Π-фильтр.^[6] -Фильтр дает гораздо меньший коэффициент пульсаций, чем только конденсаторный или дроссельный входной фильтр. За ним могут следовать дополнительные секции LC- или RC-фильтра для дальнейшего снижения пульсаций до уровня, допустимого для нагрузки. Однако использование дросселей в современных конструкциях не рекомендуется по экономическим причинам.

Регулировка напряжения

Основная статья: регулятор напряжения

Более распространенным решением, когда требуется хорошее подавление пульсаций, является использование накопительного конденсатора, чтобы уменьшить пульсации до чего-то управляемого, а затем пропускать ток через схему регулятора напряжения. Схема регулятора не только обеспечивает стабильное выходное напряжение, но и отфильтровывает почти всю пульсацию, если минимальный уровень пульсации не опускается ниже регулируемого напряжения.^[7] Импульсные источники питания обычно включают в себя стабилизатор напряжения.

Регулирование напряжения основано на другом принципе, чем фильтрация: оно основывается на пиковом обратном напряжении диода или ряда диодов для установки максимального выходного напряжения; он также может использовать одно или несколько устройств усиления напряжения, таких как транзисторы, для повышения напряжения во время провалов. Из-за нелинейных характеристик этих устройств выходной сигнал регулятора не имеет пульсаций. Простой регулятор напряжения может быть выполнен с последовательным резистором для падения напряжения, за которым следует шунтирующий стабилитрон, пиковое обратное напряжение которого (PIV) устанавливает максимальное выходное напряжение; при повышении напряжения диод отводит ток для поддержания стабилизации.

Эффекты ряби

Пульсация нежелательна во многих электронных приложениях по ряду причин:

• пульсация представляет собой потерянную мощность, которая не может быть использована схемой, требующей постоянного тока
• пульсации вызовут нагрев компонентов цепи постоянного тока из-за прохождения тока через паразитные элементы, такие как ESR конденсаторов
• в источниках питания пульсации напряжения требуют, чтобы пиковое напряжение компонентов было выше; пульсации тока требуют, чтобы паразитные элементы компонентов были ниже, а рассеиваемая способность - выше (компоненты будут больше, а качество должно быть выше)
• трансформаторы, которые подают пульсирующий ток в емкостные входные цепи, должны иметь номинальные значения ВА, превышающие их номинальные нагрузки (ватт).
• Частота пульсаций и ее гармоники находятся в пределах звукового диапазона и, следовательно, будут слышны на таком оборудовании, как радиоприемники, оборудование для воспроизведения записей и профессиональное студийное оборудование.
• Частота пульсаций находится в пределах полосы пропускания телевизионного видео. Приемники аналогового телевидения будут отображать узор из движущихся волнистых линий, если присутствует слишком большая рябь.^[8]
• Наличие пульсации может снизить разрешающую способность электронных контрольно-измерительных приборов. На осциллографе это проявляется в виде видимого рисунка на экране.
• В цифровых схемах он снижает порог, как и любой шум шины питания, при котором логические схемы выдают неверные выходные данные и данные искажаются.

Пульсация тока

Пульсации тока - это периодическая несинусоидальная форма волны, полученная от источника переменного тока, характеризующаяся импульсами с высокой амплитудой и узкой полосой пропускания. Импульсы совпадают с пиковыми или близкими к пиковыми амплитудами сопутствующего синусоидального сигнала напряжения.

Пульсации тока приводят к увеличению рассеяния в паразитных резистивных частях цепей, таких как ESR конденсаторов, DCR трансформаторов и катушек индуктивности, внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей. Рассеивание пропорционально квадрату тока, умноженного на сопротивление (I²Р). Среднеквадратичное значение пульсирующего тока может во много раз превышать действующее значение тока нагрузки.

Пульсация в частотной области

Пульсация пятого порядка прототип Фильтр Чебышева

Пульсация в контексте частотной области относится к периодическому изменению вносимая потеря с частотой фильтра или другой двухпортовая сеть. Не все фильтры демонстрируют пульсацию, у некоторых монотонно увеличение вносимых потерь с частотой, например Фильтр Баттерворта. Обычными классами фильтров, которые демонстрируют пульсации, являются Фильтр Чебышева, обратный фильтр Чебышева и Эллиптический фильтр.^[9] Пульсация обычно не является строго линейно-периодической, как видно из примера графика. Другие примеры сетей, демонстрирующих пульсацию: согласование импеданса сети, которые были разработаны с использованием Полиномы Чебышева. Пульсация этих сетей, в отличие от обычных фильтров, никогда не достигнет 0 дБ при минимальных потерях, если они предназначены для оптимальной передачи через полоса пропускания в целом.^[10]

Величина пульсации может быть изменена на другие параметры в конструкции фильтра. Например, скорость скатывание от полоса пропускания к полоса задерживания можно увеличить за счет увеличения пульсации без увеличения порядка фильтра (то есть количество компонентов осталось прежним). С другой стороны, пульсацию можно уменьшить, увеличив порядок фильтра, в то же время поддерживая ту же скорость спада.^[10]

Смотрите также

• Выпрямитель, нелинейное устройство, которое является основным источником пульсации
• Динамо, прибор генерации постоянного тока, на выходе которого присутствует большая составляющая пульсаций.
• Звонок (сигнал), аналог колебаний частотной области с естественным откликом во временной области

Примечания

1. Требования к выходу источника питания обычно определяют минимальное напряжение постоянного тока, диапазон выходного напряжения или процент регулирования напряжения, коэффициент пульсаций. Фильтр также должен учитывать импеданс нагрузки, напряжение источника и регулировку напряжения, а также коэффициент мощности (например, для трансформатора), изменение напряжения в сети и любую необходимую фильтрацию шума источника или гармонических искажений.

Рекомендации

1. Райдер, стр 107–115.
2. «Конденсаторный входной фильтр: Часть 3». www.yourelectrichome.com. Получено 2018-09-25.
3. Миллман – Халкиас, стр. 112–114.
4. Райдер, стр.113
5. Райдер, стр 115–117.
6. Райдер, стр. 117–123
7. Райдер, стр. 353–355
8. Wharton, W & Howorth, D, Принципы телевизионного приема, стр70, Pitman Publishing, 1971 г.
9. Matthaei et al., Стр. 85–95.
10. Matthaei et al., Стр. 120–135.

• Райдер, Дж. Д., Основы электроники и приложения, Pitman Publishing, 1970.
• Миллман-Халкиас, Интегрированная электроника, МакГроу-Хилл Когакуша, 1972.
• Маттеи, Янг, Джонс, Микроволновые фильтры, сети согласования импеданса и структуры связи Макгроу-Хилл 1964.