濾波器在功率和音頻電子中常用於濾除不必要的頻率。而電路設計中，基於不同應用有著許多不同種類的濾波器，但它們的基本理念都是一致的，那就是移除不必要的信號。所有濾波器都可以被分為兩類，有源濾波器和無源濾波器。有源濾波器用到1個或多個有源器件和其它無源器件組成，而無源濾波器則只有無源器件組成。
本文中，我們向大家介紹其中的π濾波器，它在電源電路設計中非常適用。
π濾波器
π濾波器是無源濾波器，是由3個器件組成，而非傳統的兩器件組成的無源濾波器。它的結構有點像希臘字母π，所以因此得名π濾波器。
π濾波器用於低通濾波
π濾波器是一種出色的低通濾波器，與傳統的LC濾波器有很大不同。當π濾波器用於低通濾波時，輸出穩定且K值固定。
使用π濾波器實現的低通濾波器很簡單。π濾波器電路由兩個電容並聯，再與一個電感串聯組成如下的π形狀的電路。
如上圖所示，兩個電容接地的同時中間與一個電感串聯。因為這是一個低通濾波器，它在高頻下產生高阻抗，在低頻下產生低阻抗。因此，常用於傳輸線路中隔絕不必要的高頻信號。
π濾波器中每個元件的值的計算可以由以下公式得出，方便你設計應用。
截止頻率fc=/1/ᴫ(LC)1/2
電容值 C=1/Z0 ᴫfc
電感值 L1=Z0/ ᴫfc
其中Z0為阻抗
π濾波器用於高通濾波
π濾波器同樣可以被配置成高通濾波器。這種配置下，濾波器會隔絕低頻信號，通過高頻信號。而且同樣由兩種無源器件組成，兩個電感和一個電容。
在高通濾波下，π濾波器電路的組合方式有些不同，具體如下圖。
在該配置下，其參數計算參照以下公式。
截止頻率 fc= 1/4ᴫ(LC)1/2
電容值 C=1/4Z0ᴫfc
阻抗值 L1=Z0/4ᴫfc
π濾波器的優點
高輸出電壓
π濾波器的輸出電壓很高，所以適用於需要高壓直流濾波的應用。
低紋波係數
若以低通濾波配置來進行直流濾波的話，π濾波器是一種效率很高的濾波器，可以從橋式整流器輸出端濾除不必要的交流紋波。電容在交流下阻抗低，但在直流下阻抗高。
在RF應用中設計方便
在控制中的RF環境中，需要更高頻率的傳輸，比如GHz級別的寬帶，高頻π濾波器在PCB中更容易設計。高頻π濾波器還會提供比其它半導體濾波器更強大的脈衝免疫。
π濾波器的缺點
電感上的電壓值升高
與射頻設計不同，從π濾波器輸出的大電流是不恰當的，因為這股電流必須流經電感。如果負載電流很大的話，那麼電感上的電壓也會隨之變大，這樣就需求更加笨重和昂貴的電感。同樣，電感上的大電流會致使能量耗散，從而降低效率。
大輸入電容
π濾波器的另一個問題就是輸入電容的值很大。π濾波器輸入端需要高容值在一些空間受限的應用中成了挑戰。同時大電容同樣提高了設計的成本。
糟糕的電壓調節
π濾波器不適用於負載電流不穩定且一直在變化的應用。當負載電流變化大的時候，π濾波器的電壓調節很糟糕。這樣的應用中更適合L型濾波器。
π濾波器設計的經驗
在電子電力設計中：
π濾波器的layout需要較寬的走線
將π濾波器與供電元件隔離開來尤為重要
輸入電容，電感和輸出電容的間距要小
輸出電容的地線層需要直接與驅動電路相連
在射頻電路中：
RF應用中元器件的選擇非常關鍵。尤其是要注意元器件的精度。
PCB走線的增加會在電路中產生電感。所以電感取值時要考慮到PCB走線的電感。應該用合理的方式來減少雜散電感。
儘可能減少雜散電容。
元件布局要儘可能緊密。
射頻應用中的輸入與輸出適合使用同軸電纜。
聲明：本文編譯自circuitdigest，文章內容系作者個人觀點，電子發燒友網轉載僅作為傳達一種不同的觀點，不代表電子發燒友網對該觀點的贊同或支持，如有異議，歡迎聯繫電子發燒友網。