濾波電路概述

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。

濾波是信號(hào)處理中的一個(gè)重要概念。濾波分經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。

濾波電路分類

1、無(wú)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。

2、有源濾波電路

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。

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)。另外是盡可能減小脈動(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。

濾波電路四種基本類型

1、理想低通濾波器

圖是理想低通濾波器，它允許低頻信號(hào)無(wú)損耗地通過(guò)濾波器，當(dāng)信號(hào)頻率超過(guò)截止頻率后，信號(hào)的衰減為無(wú)窮大。

2、理想高通濾波器

圖是理想高通濾波器，它與理想低通濾波器正好相反，允許高頻信號(hào)無(wú)損耗地通過(guò)濾波器，當(dāng)信號(hào)頻率低于截止頻率后，信號(hào)的衰減為無(wú)窮大。

3、理想帶通濾波器

下圖是理想帶通濾波器，它允許某一頻帶內(nèi)的信號(hào)無(wú)損耗地通過(guò)濾波器，頻帶外的信號(hào)衰減為無(wú)窮大。

4、理想帶阻濾波器

下圖是理想帶阻濾波器，它讓某一頻帶內(nèi)的信號(hào)衰減為無(wú)窮大，頻帶外的信號(hào)無(wú)損耗地通過(guò)濾波器。

電感濾波

圖所示是電感濾波原理圖。由于電感L1對(duì)直流電相當(dāng)于通路，這樣整流電路輸出的直流電壓直接加到負(fù)載RL上。

對(duì)于整流電路輸出的交流成分，因L1電感量較大，感抗較大，對(duì)交流成分產(chǎn)生很大的阻礙作用，阻止了交流電通過(guò)C1流到加到負(fù)載RL。這樣，通過(guò)電感L1的濾波，從單向脈動(dòng)性直流電中取出了所需要的直流電壓+U。

濾波電感L1的電感量越大，對(duì)交流成分的感抗越大，使殘留在負(fù)載RL上的交流成分越小，濾波效果就越好，但直流電阻也會(huì)增大。

電感濾波電路

電感濾波的波形圖如下圖所示。根據(jù)電感的特點(diǎn)，當(dāng)輸出電流發(fā)生變化時(shí)，L中將感應(yīng)出一個(gè)反電勢(shì)，使整流管的導(dǎo)電角增大，其方向?qū)⒆柚闺娏靼l(fā)生變化。

在橋式整流電路中，當(dāng)u2正半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后u2不到90°。當(dāng)u2超過(guò)90°后開(kāi)始下降，電感上的反電勢(shì)有助于D1、D3繼續(xù)導(dǎo)電。當(dāng)u2處于負(fù)半周時(shí)，D2、D4導(dǎo)電，變壓器副邊電壓全部加到D1、D3兩端，致使D1、D3反偏而截止，此時(shí)，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。由于橋式電路的對(duì)稱性和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管D1、D3；D2、D4的導(dǎo)電角θ都是180°，這一點(diǎn)與電容濾波電路不同。

已知橋式整流電路二極管的導(dǎo)通角是180°，整流輸出電壓是半個(gè)半個(gè)正弦波，其平均值約為。電感濾波電路，二極管的導(dǎo)通角也是180°，當(dāng)忽略電感器L的電阻時(shí)，負(fù)載上輸出的電壓平均值也是。如果考慮濾波電感的直流電阻R，則電感濾波電路輸出的電壓平均值為：

要注意電感濾波電路的電流必須要足夠大，即RL不能太大，應(yīng)滿足wL》》RL，此時(shí)IO（AV）可用下式計(jì)算：

由于電感的直流電阻小，交流阻抗很大，因此直流分量經(jīng)過(guò)電感后的損失很小，但是對(duì)于交流分量，在wL和上分壓后，很大一部分交流分量降落在電感上，因而降低了輸出電壓中的脈動(dòng)成分。電感L愈大，RL愈小，則濾波效果愈好，所以電感濾波適用于負(fù)載電流比較大且變化比較大的場(chǎng)合。采用電感濾波以后，延長(zhǎng)了整流管的導(dǎo)電角，從而避免了過(guò)大的沖擊電流。