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滤波电路


滤波电路

滤波原理

  • 单向脉动性直流电压

​ 整流电路输出的电压时单向脉动性电压,不能直接给电子电路使用,所以要对输出的电压进行滤波,消除电压中的交流成分

单向脉动性电压的分解

​ 如左图所示,电压的方向性都是一致的,但是在电压幅度上是波动的,就是在时间轴上,电压呈现出周期性的变化,所以是脉动性的

​ 该电压可以分解为一个直流电压跟一组频率不同的交流电压,如右图所示

  • 电容滤波原理

​ 利用电容器隔直通交原理

​ 电容C对于直流电相当于开路,所以直流电只能找负载玩;交流电通过电容接地流出了,这是因为电容C的容量较大,容抗较小,

​ 滤波电容C的容量越大,对交流成分的容抗越小,使残留在负载R上的交流成分越小,滤波效果越好

  • 电容滤波原理

​ 电感通直隔交

​ 对于整流电路输出的交流成分,因 L1 电感量较大,感抗较大,对交流成分产生很大的阻碍作用,阻止了交流电通过 C1 流到加到负载 RL。这样,通过电感 L1 的滤波,从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。

​ 滤波电感 L1 的电感量越大,对交流成分的感抗越大,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好,但直流电阻也会增大。

RC滤波

​ 其实这里可以看做是RC串联,然后输出电阻跟后面的那个元器件并联,所以输出电压就是后面的器件的电压

​ 那么感觉就可以理解为一个分压电路了,并且下面的器件应该是分担绝大部分电压,分压看阻抗,即应该选择阻抗相比要很大的器件在下面。电阻的阻抗是个常数,跟频率无关,那么电容呢,\(Z_{C}=\frac{1}{j\omega C}\),其中\(\omega=2\pi f\)

如何记忆区分

​ 当我们想通低频信号的时候,频率低,容抗高,那么输出电压就应该是电容两端的电压,所以低通应该是电容在下面

​ 想通高频信号的时候,频率高,容抗低,那么输出电压应该是电阻两端的电压,所以高通电容在上面

进一步的理解

低通滤波

  • 低频信号
    • 容抗大,电流更多的通过R
    • 大部分电压降在电容C上,即输出电压近似于输入电压
    • V=V称之为信号容易通过
  • 高频信号
    • 容抗低,电容接近于短路,大部分(高频)电流直接流过电容器并流入地
    • 输出电压小,
    • 输出跟输入比小的一,称之为信号不容易通过
  • 低通就是,低频信号时,输出等于输入;高频信号时,会被衰减,在极限情况下,输出为零,这样不就只保留有用的低频信号了

高通滤波

  • 低频信号
    • 容抗大,电压都在电容上,输出电压非常小
    • 这里电容就给低频信号拦住了,不让他去输出端
  • 高频信号
    • 容抗小,电压都在电阻上,输出电压等于输入电压

LC滤波

  • 低通滤波器:Low Pass Filter(简称:LPF)

​ 仅提取低频(Low)侧频率的滤波器。因为是让低于阻断频率的频率通过的滤波器,所以被称为低通滤波器。

图:低通滤波器
  • 高通滤波器:High Pass Filter(简称:HPF)

​ 仅提取高频(High)侧频率的滤波器。因为是让高于阻断频率的频率通过的滤波器,所以被称为高通滤波器。

  • 带通滤波器:Band Pass Filter(简称:BPF)

​ 仅提取特定频率范围的滤波器。因为是只让所设定频率范围通过的滤波器,所以被称为带通滤波器。

  • 带阻滤波器:Band Elimination Filter(简称:BEF)

​ 因为是只阻断特定频率范围的滤波器,所以被称为带阻滤波器。

低通滤波器的种类

  • L型滤波器(1) 应用场景:输入阻抗 ⇒ 高;输出阻抗 ⇒ 低 时

  • L型滤波器(2) 应用场景:输入阻抗 ⇒ 低;输出阻抗 ⇒ 高 时

  • π型滤波器 应用场景输入阻抗 ⇒ 高;输出阻抗 ⇒ 高 时

  • T型滤波器 应用场景:输入阻抗 ⇒ 低;输出阻抗 ⇒ 低 时

​ 相比L型滤波器,π型和T型滤波器的噪声去除效果更好,因而还要考虑这方面的因素来选定电路。


文章作者: LS
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