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，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，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限個(gè)正弦波疊加而成。換句話說，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，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，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或阻止某種頻率的電流通過。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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