Необходимость получения на выходе преобразователя сглажен­ного тока (напряжения) приводит к введению в схему фильтра.

Роль простейшего фильтра выполняет при этом конденсатор Сф, включенный параллельно нагрузке Rh = Rk (см. рис. 11 ,а).

Емкость Сф выбирается из условия Сф/?и^> 1/?мин, что обеспе­чивает необходимую фильтрацию.

Рассмотрим схему (рис. 11,а), полагая, что ее элементы идеаль­ны —£/Макс = £к, а параметры схе­мы таковы, что процесс переза-

Рис. И. Схемы дозирующих устройств с фильтрами нижних частот.

рядки конденсатора Сі успевает закончиться >в течение каждого пе­риода входного сигнала, т. е. что т3^тр<7

Пусть непосредственно перед открытием ключа

URn = исф = 7янЯн’ а иСо = £к.

Тогда после открытия ключа (полагая коммутацию мгновенной)

CtEK + Сфиг

п ^______________ _£ф.

Сі + Сф;

Следовательно,

Сф(Ек — ис )

Последнее соотношение нелинейно, и, естественно, что (при про­ектировании преобразователей по такой схеме необходимо либо предусмотреть - градуировку устройства с учетом нелинейности ха­рактеристики, либо обеспечить ограниченную погрешность нелиней­ности.

Иногда оказывается целесообразным подключить нагрузку к конденсаторному преобразователю после фильтра по схеме, изо­браженной на рис. 11,6.

0

<0

Рис. 12. Схемы для расчета фильтров.

Параметры фильтра при ^>/?и практически не оказывают влияния на статическую характеристику преобразователя.

В этом случае «расчет фильтров сводится к определению напря­жения и коэффициента пульсаций на 'выходе звена первого или вто­рого порядка под действием экспоненциальных импульсов.

При расчете фильтра, подключенного к однотактному дозирую­щему устройству, на вход фильтра подается сигнал вида S(t) = — Ue~~^x при O^t^yT, где 1 и S(tf)=0 при yT^t^l; при

двухтактном дозирующем устройстве Y=ll.

Решение задачи фильтрации выполняется на основе анализа схемы, представляющей последовательное со­единение генератора экспоненциальных им­пульсов и фильтра (рис. 12,а). Устройство (рис. 12,6) рассматривается как разомкнутая импульсная схема (Л. 6]. При этом схема пред­ставляется как последовательное соединение простейшего импульсного элемента У, форми­рующего элемента 2 и непрерывной части 3, которой является звено фильтра первого или второго порядка.

Для схемы рис. 8,а с учетом внутреннего сопротивления генера­тора экспоненциальных импульсов Rn (см. рис. 12,а)

Rn

k =

Rn - f - R$ - Ь Rn 1 Rn (Rn + R$>) Сф

Rn ~b Rn -f - ^cp

Средний ток в нагрузке достигает максимального значения при максимальной частоте исследуемого сигнала (fмакс).

С учетом ГМин= Ю-f-12т значение максимальной величины тока на выходе преобразователя получим из выражения (19) после под­становки соответствующих величин:

UR»C

/ср. маьс Яи + Яф + Ян /мак<. (20)

Анализ выражения (20) указывает на возможность установле­ния оптимальных параметров Ru и С, обеспечивающих наибольший ток в нагрузке.

Для выбора оптимальных величин Rn и С рассмотрим следую­щие условия работы преобразователя.

Отклонение от линейности статической характеристики преобра­зователя (6) определяется отношением минимального периода сле­дования импульсов к постоянным времени зарядки и разрядки до­зирующего конденсатора. Так, для схемы рис. 3,6 величина 6 зави­сит от

Фильтр не влияет на б при Rф'>Rn, т. е. /?ф=£/?и, где £ = = 10-г-12. С учетом этих соображений средний ток нагрузки может быть выражен следующим образом:

. _ £_________________ Яи_________________

ср. макс т п, y + k)R2^ + RnW+k)Ri+Ra]+R^Ra - (22)

Для определения значения /?и, при котором /ср. макс достигает наибольшей величины, выражение (22) исследуется на экстремум:

dlср. макс Л „ 1 / Ry. Rh /rtOV

dRa — 0 при Я„ - |/ x + k (23)

г ( г» 1 Ґ RvRr ^

Так как сопротивление Rn определяется параметрами транзи­стора и источника питания частотомера, величины п' и k зависят от; допустимого отклонения от линейности статической характери­стики, RH задается нагрузкой, то величина Rn может быть вычисле­на из выражения (23). После подстановки Rn в выражение (22) при заданном частотном диапазоне определяется значениеНа основании полученных соотношений расчет фильтра (звена первого порядка) может быть выполнен в следующем порядке:

по допустимой величине б определяют из выражения (16) зна­чение п'

по допустимой величине пульсации, зная Тмин/Хз = п, опреде­ляют ОТНОШеНИе Тмин IT ф;

по известному отношению Тмпн/Тф и заданной величине Гмин определяют величину Тф;

то найденным величинам /?и, Яф, Тф определяют Сі. Уменьшение коэффициента пульсаций повышает статическую точность прибора. Однако повышение статической точности опреде­ляет увеличение постоянной времени прибора, а следовательно, при­водит к увеличению динамической погрешности.

Минимизация результирующей 'погрешности может быть достиг­нута выбором оптимальной (с точки зрения минимальной ошибки) постоянной времени прибора.

Методика решения такой задачи для звена первого порядка изложена в работе [Л. 7].

Общим недостатком рассмотренных преобразователей является зависимость тока нагрузки от величины сопротивления нагрузки и наличие погрешности нелинейности. Устранение этой зависимости, а также получение линейной статической характеристики обеспечи­вает использование в схеме специальных видов обратной связи или повторителей тока.