LC滤波器原理
LC滤波器又称无源滤波器,是一种传统的谐波补偿装置。LC滤波器之所以被称为无源滤波器,是因为该装置不需要额外的电源。LC滤波器一般由滤波电容器、电抗器和电阻器等适当组合而成,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要。LC滤波器按功能分为LC低通滤波器、LC带通滤波器、高通滤波器、LC全通滤波器、LC带阻滤波器;按调谐方式分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和三调谐滤波器。LC滤波器的设计过程主要考虑其谐振频率和电容器耐压、电抗器耐电流。
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在电子电路中,电感作用于交流限流,由感抗公式XL=2πfL可知,电感L越大,频率f越高,感抗越大。因此电感具有通低频、阻高频的作用,这就是电感的滤波原理。下面以LC滤波电路为例,电感在电路中最常见的作用就是和电容一起组成LC滤波电路。我们已经知道电容具有“隔直流通交流”的功能,而电感则具有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的作用。 如果将夹杂较多干扰信号的直流电经过LC滤波电路(如图所示),那么,大部分交流干扰信号会被电感器阻挡而变成磁感应和热能被吸收,其余的大部分会被电容器旁路到地,这样可以抑制干扰信号的影响,在输出端获得比较纯净的直流电流。
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电路板电源部分的电感一般是用很粗的漆包线绕在涂有各种颜色的圆形磁芯上构成的。旁边通常还有几只高大的滤波铝电解电容,两者共同构成了上述的LC滤波电路。另外,电路板上还大量采用“蛇形线+贴片钽电容”组成LC电路,因为蛇形线在电路板上来回弯折,也可以看成是一个个小电感。
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滤波电路的原理其实就是L、C元件基本特性的结合。由于电容的容抗xc=2nfc1会随着信号频率的增加而减小,而电感的感抗xl=2f会随着信号频率的增加而增大,所以如果电容、电感串联、并联或者混合使用,它们的组合阻抗也会随着信号频率的变化而发生很大的变化。这就表现为不同的滤波电路对某一频率信号会呈现很小或者很大的电抗,使该频率信号顺利通过或者阻止其通过,从而起到选择某一频率信号和滤除某一频率信号的作用。
例如图9-3(a)所示的滤波电路,当信号从左向右传输时,L对低频信号的阻挡作用小,对高频信号的阻挡作用大;C对低频信号的衰减作用小,对高频信号的衰减作用大。因此,这种滤波电路容易让低频信号通过,称为低通滤波电路。其特性可以用图中的幅频(UF)特性曲线来表示。对于图9-3(b)所示的滤波电路,高频信号容易通过,因此称为高通滤波电路。对于图9-3(c)所示的滤波电路,它利用Cl与L1串联对谐振信号阻抗小,C2与L7并联对谐振信号阻抗大的特性,可以使谐振信号f容易通过,而阻碍其它频率信号通过,因此称为带通滤波电路。 电路的这种特性可以用图中的幅频(UF)特性曲线来概括。对于图9-3(d)所示的滤波电路,它利用Cl与Ll并联时对谐振信号阻抗大,C2与L7串联时对谐振信号阻抗小的特性,可以很容易地让谐振频率以外的信号通过,而抑制谐振信号F通过,所以称为带阻滤波电路。这种电路的特性可以用图中的幅频(UF)特性曲线来概括。
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二阶LC椭圆低通滤波器电路
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二阶低通滤波器设计1.系统设计方案选择
1. 总体设计
解决方案框图
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2.子框图的作用
RC网络的作用
在电路中,RC网络起滤波作用,滤除不需要的信号,对波形的选择起着至关重要的作用。它通常由电阻器和电容器组成。
放大器的作用
该电路采用共反相输入运算放大器,其闭环增益RVF=1+R4/R3。共反相放大器具有输入阻抗很高、输出阻抗很低的特点,在前置放大级中得到广泛的应用。