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，如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負載串聯(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。

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

濾波電路分類

1、無源濾波電路

無源濾波電路的結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計，但它的通帶放大倍數(shù)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。

2、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(wǎng)絡(luò)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。

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。另外是盡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，它允許低頻信號無損耗地通過濾波器，當(dāng)信號頻率超過截止頻率后，信號的衰減為無窮大。

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，允許高頻信號無損耗地通過濾波器，當(dāng)信號頻率低于截止頻率后，信號的衰減為無窮大。

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)的信號無損耗地通過濾波器，頻帶外的信號衰減為無窮大。

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)的信號衰減為無窮大，頻帶外的信號無損耗地通過濾波器。

電感濾波

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

對于整流電路輸出的交流成分，因L1電感量較大，感抗較大，對交流成分產(chǎn)生很大的阻礙作用，阻止了交流電通過C1流到加到負載RL。這樣，通過電感L1的濾波，從單向脈動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，對交流成分的感抗越大，使殘留在負載RL上的交流成分越小，濾波效果就越好，但直流電阻也會增大。

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，當(dāng)輸出電流發(fā)生變化時，L中將感應(yīng)出一個反電勢，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，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后u2不到90°。當(dāng)u2超過90°后開始下降，電感上的反電勢有助于D1、D3繼續(xù)導(dǎo)電。當(dāng)u2處于負半周時，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，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。由于橋式電路的對稱性和電感中電流的連續(xù)性，四個二極管D1、D3；D2、D4的導(dǎo)電角θ都是180°，這一點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半個正弦波，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，負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IO（AV）可用下式計算：

由于電感的直流電阻小，交流阻抗很大，因此直流分量經(jīng)過電感后的損失很小，但是對于交流分量，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載電流比較大且變化比較大的場合。采用電感濾波以后，延長了整流管的導(dǎo)電角，從而避免了過大的沖擊電流。