濾波電路基本概念

 

濾波的概念就是根據(jù)傅里葉分析和變換提出的一個(gè)工程概念。電信號(hào)是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號(hào)的不同頻率的正弦波叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過(guò)，而阻止另一部分頻率成分通過(guò)的電路，叫做濾波電路。

 

根據(jù)高等數(shù)學(xué)理論，任何一個(gè)滿足一定條件的信號(hào)，都可以被看成是由無(wú)限個(gè)正弦波疊加而成。換句話說(shuō)，就是工程信號(hào)是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號(hào)的不同頻率的正弦波叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過(guò)，而阻止另一部分頻率成分通過(guò)的電路，叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。

 

濾波電路分類與原理

 

濾波電路可大致分為有源濾波電路和有源濾波電路。

 

無(wú)源濾波電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)，但它的通帶放大倍數(shù)及其截止頻率都隨負(fù)載而變化，因而不適用于信號(hào)處理要求高的場(chǎng)合。無(wú)源濾波電路通常用在功率電路中，比如直流電源整流后的濾波，或者大電流負(fù)載時(shí)采用LC（電感、電容）電路濾波。

 

 

有源濾波電路的負(fù)載不影響濾波特性，因此常用于信號(hào)處理要求高的場(chǎng)合。有源濾波電路一般由RC（電阻、電容）網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用，同時(shí)還可以進(jìn)行放大。但電路的組成和設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。有源濾波電路不適用于高電壓及大電流的場(chǎng)合，只適用于信號(hào)處理。

 

 

濾波電路作用

 

濾波電路的基本作用是讓某種頻率的電流通過(guò)或阻止某種頻率的電流通過(guò)。濾波電路盡可能地減小脈動(dòng)的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑。

 

電源濾波電路分析要點(diǎn)

 

（1）分析濾波電容工作原理時(shí)，主要利用電容器的“隔直通交”特性，或是充電與放電特性，即整流電路輸出單向脈動(dòng)性直流電壓時(shí)對(duì)濾波電容充電，當(dāng)沒(méi)有單向脈動(dòng)性直流電壓輸出時(shí)，濾波電容對(duì)負(fù)載放電。

 

（2）分析濾波電感工作原理時(shí)，主要是認(rèn)識(shí)電感器對(duì)直流電的電阻很小、無(wú)感抗作用，而對(duì)交流電存在感抗。

 

（3）進(jìn)行電子濾波器電路分析時(shí)，要知道電子濾波管基極上的電容是濾波的關(guān)鍵元件。另外，要進(jìn)行直流電路的分析，電子濾波管有基極電流和集電極、發(fā)射極電流，流過(guò)負(fù)載的電流是電子濾波管的發(fā)射極電流，改變基極電流大小可以調(diào)節(jié)電子濾波管集電極與發(fā)射極之間的管壓降，從而改變電子濾波器輸出的直流電壓大小。

 

（4）電子濾波器本身沒(méi)有穩(wěn)壓功能，但加入穩(wěn)壓二極管之后可以使輸出的直流電壓比較穩(wěn)定

濾波電路典型應(yīng)用案例——整流

 

整流電路的輸出電壓不是純粹的直流，從示波器觀察整流電路的輸出，與直流相差很大，波形中含有較大的脈動(dòng)成分，稱為紋波。為獲得比較理想的直流電壓，需要利用具有儲(chǔ)能作用的電抗性元器件（如電容、電感）組成的濾波電路來(lái)濾除整流電路輸出電壓中的脈動(dòng)成分以獲得直流電壓。

 

 

最后說(shuō)一個(gè)概念，脈動(dòng)系數(shù)。脈動(dòng)系數(shù)（S）=輸出電壓交流分量的基波最大值／輸出電壓的直流分量。在衡量電路性能的各種方法中，用電壓或電流的幅值和平均值衡量是最為直觀的方法，因此，我們用電壓或電流的基波幅值與其平均值之比，稱為脈動(dòng)系數(shù)。

 

半波整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為S=1．57，全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S≈O．67。對(duì)于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后，其脈動(dòng)系數(shù)S=1／（4（RLC／T-1）（T為整流輸出的直流脈動(dòng)電壓的周期）。

 

以上就是關(guān)于濾波電路基本概念、原理、分類、作用及應(yīng)用案例的知識(shí)介紹，在濾波電路中，主要使用對(duì)交流電有特殊阻抗特性 的器件，如：電容器、電感器。

 

 

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