高手講解濾波器原理(二),輕鬆搞定LC濾波器原理

2020-12-04 21IC中國電子網

很多朋友看來,濾波器原理屬於難以掌控的內容。但事實上,只要耐心學習,濾波器原理可被輕鬆掌握。本文中,將為大家講解LC濾波器原理,並附帶LC濾波電路實例。希望通過本文,大家能對LC濾波器原理有更深的理解。

LC濾波器原理很簡單,它就是利用電容同高頻阻低頻,電感通低頻阻高頻的原理。對於需要截止的高頻,利用電容吸收電感、阻礙的方法不使它通過,對於需要的低頻,利用電容高阻、電感低阻的特點是它通過。

LC濾波器

LC濾波器也稱為無源濾波器,是傳統的諧波補償裝置。LC濾波器之所以稱為無源濾波器,顧名思義,就是該裝置不需要額外提供電源。LC濾波器一般是由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成,與諧波源並聯,除起濾波作用外,還兼顧無功補償的需要

LC濾波器按照功能分為LC低通濾波器、LC帶通濾波器、高通濾波器、LC全通濾波器、LC帶阻濾波器

按調諧又分為單調諧濾波器、雙調諧濾波器及三調諧濾波器等幾種。

LC濾波器設計流程主要考慮其諧振頻率及電容器耐壓,電抗器耐流。

LC濾波器原理

在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,由電感的感抗公式XL=2πfL 可知,電感L越大,頻率f越高,感抗就越大。因此電感線圈有通低頻,阻高頻的作用,這就是電感的濾波原理。

下面是LC濾波電路實例

電感在電路最常見的作用就是與電容一起,組成LC濾波電路。我們已經知道,電容具有「阻直流,通交流」的本領,而電感則有「通直流,阻交流,通低頻,阻高頻」的功能。如果把伴有許多幹擾信號的直流電通過LC濾波電路(如圖),那麼,交流幹擾信號大部分將被電感阻止吸收變成磁感和熱能,剩下的大部分被電容旁路到地,這就可以抑制幹擾信號的作用,在輸出端就獲得比較純淨的直流電流。

在線路板電源部分的電感一般是由線徑非常粗的漆包線環繞在塗有各種顏色的圓形磁芯上。而且附近一般有幾個高大的濾波鋁電解電容,這二者組成的就是上述的 LC濾波電路。另外,線路板還大量採用「蛇行線+貼片鉭電容」來組成LC電路,因為蛇形線在電路板上來回折行,也可以看作一個小電感。

濾波電路的原理實際是L、c元件基本特性的組合利用。因為電容器的容抗xc=2nfc又1會隨信號頻率升高而變小,而電感器的感抗xl=2f會隨信號頻率升高而增大,如果把電容、電感進行串聯、並聯或混聯應用,它們組合的阻抗也會隨信號頻率不同而發生很人變化口這表明,不同濾波電路會對某種頻率信號呈現很小或很大的電抗,以致能讓該頻率信號順利通過或阻礙它通過,從而起到選區某種頻率信號和濾除某種頻率信號的作用。

以圖9—3(a)所示的濾波電路來說,當有信號從左至右傳輸時,L對低頻信號阻礙小,對高頻信號阻礙大C則對低頻信號衰減小,對高頻信號衰減大。因此該濾波電路容易通過低頻信號,稱為低通濾波電路。其特點可用圖中的幅一頻(UF特性f}}I線表示。

對於圖9—3(b)所示的濾波電路來說,容易通過高頻信號,所以稱為高通濾波電路。

對於圖9—3(c)所示的濾波電路,它利用C l和L1串聯對諧振信號阻抗小、C2和L7並聯對諧

振信號阻抗大的特性,能讓諧振信號f容易通過,而阻礙其他頻率信號通過,所以稱為帶通濾波電路。該電路的這種特點可用圖中的幅一頻(U-F特性曲線概括。

對於圖9—3(d)所示的濾波電路,它利用Cl和Ll並聯對諧振信號阻抗大、C,和L,串聯對諧振信號阻抗小的特點,容易讓諧振頻率以外的信號通過,而抑制諧振信號廠F通過,所以稱為帶阻濾波電路。該電路的特點可用圖中的幅一頻(U-F性曲線來概括。

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