濾波電路

濾波電路常用於濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端並聯電容器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複式濾波電路。

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，是根據傅立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。只允許一定頻率範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。

基本介紹

• 中文名：濾波電路
• 外文名：Electronic filters
• 組成：電抗元件
• 兩大類：無源濾波和有源濾波
• 無源濾波：電容濾波、電感濾波和複式濾波
• 有源濾波：有源RC濾波
• 又稱：子濾波器

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於電感之中；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。因此經電感濾波後，不但負載電流及電壓的脈動減小，波形變得平滑，而且整流二極體的導通角增大。

在電感線圈不變的情況下，負載電阻愈小，輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時才能獲得較好的濾波效果。L愈大，濾波效果愈好。

另外，由於濾波電感電動勢的作用，可以使二極體的導通角接近π，減小了二極體的衝擊電流，平滑了流過二極體的電流，從而延長了整流二極體的壽命。

電路作用

濾波電路作用是儘可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波係數降低，波形變得比較平滑。

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、電感濾波和複式濾波(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，易於設計，但它的通帶放大倍數及其截止頻率都隨負載而變化，因而不適用於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，比如直流電源整流後的濾波，或者大電流負載時採用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，因此常用於信號處理要求高的場合。有源濾波電路一般由RC網路和集成運放組成，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複雜。有源濾波電路不適用於高電壓大電流的場合，只適用於信號處理。

根據濾波器的特點可知，它的電壓放大倍數的幅頻特性可以準確地描述該電路屬於低通、高通、帶通還是帶阻濾波器，因而如果能定性分析出通帶和阻帶在哪一個頻段，就可以確定濾波器的類型。

識別濾波器的方法是：若信號頻率趨於零時有確定的電壓放大倍數，且信號頻率趨於無窮大時電壓放大倍數趨於零，則為低通濾波器；反之，若信號頻率趨於無窮大時有確定的電壓放大倍數，且信號頻率趨於零時電壓放大倍數趨於零，則為高通濾波器；若信號頻率趨於零和無窮大時電壓放大倍數均趨於零，則為帶通濾波器；反之，若信號頻率趨於零和無窮大時電壓放大倍數具有相同的確定值，且在某一頻率範圍內電壓放大倍數趨於零，則為帶阻濾波器。