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經典濾波和現代濾波電路剖析

鉅大LARGE  |  點擊量:1593次  |  2020年02月09日  

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,如在負載電阻兩端并聯電容器C,或與負載串聯電感器L,以及由電容,電感組成而成的各種復式濾波電路。


濾波是信號處理中的一個重要概念。濾波分經典濾波和現代濾波。


經典濾波的概念,是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論,任何一個滿足一定條件的信號,都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說,就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經典濾波器或濾波電路。


工作原理

當流過電感的電流變化時,電感線圈中產生的感應電動勢將阻止電流的變化。當通過電感線圈的電流增大時,電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反,阻止電流的增加,同時將一部分電能轉化成磁場能存儲于電感之中;當通過電感線圈的電流減小時,自感電動勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時釋放出存儲的能量,以補償電流的減小。因此經電感濾波后,不但負載電流及電電路作用。



電路分類

常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。若濾波電路元件僅由無源元件(電阻、電容、電感)組成,則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。若濾波電路不僅由無源元件,還由有源元件(雙極型管、單極型管、集成運放)組成,則稱為有源濾波電路。有源濾波的主要形式是有源RC濾波,也被稱作電子濾波器。


無源濾波電路


無源濾波電路的結構簡單,易于設計,但它的通帶放大倍數及其截止頻率都隨負載而變化,因而不適用于信號處理要求高的場合。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,或者大電流負載時采用LC(電感、電容)電路濾波。


有源濾波電路


有源濾波電路的負載不影響濾波特性,因此常用于信號處理要求高的場合。有源濾波電路一般由RC網絡和集成運放組成,因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用,同時還可以進行放大。但電路的組成和設計也較復雜。有源濾波電路不適用于高電壓大電流的場合,只適用于信號處理。


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