濾波電路基本概念?、原理、分類、作用及應(yīng)用案例
發(fā)布時(shí)間:2018-09-29 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在電子系統(tǒng)里濾波器是很見(jiàn)的組成部分,可以通過(guò)R,L,C的搭配組成各種濾波電路。一階RC濾波器的截止頻率等于1/2*pi*RC.,R,C,L串聯(lián)可以搭建二階帶通濾波器等等。下面小編為大家介紹濾波電路基本概念、原理、分類、作用及應(yīng)用案例。
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(guò),而阻止另一部分頻率成分通過(guò)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(wú)限個(gè)正弦波疊加而成。換句話說(shuō),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(guò),而阻止另一部分頻率成分通過(guò)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(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。無(wú)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(guò)或阻止某種頻率的電流通過(guò)。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(méi)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(wú)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(guò)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(méi)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(lái)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(shuō)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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