濾波電路分析

1、濾波電路分析濾波電路簡介濾波就是讓指定頻段的信號能順利通過，而對 其他頻段的信號進行衰減。即對波進行過濾。信 號又有不同形式，如光波，電波。本文主要介紹 電信號濾波器。電信號濾波器又分為信號選擇濾波器和EMI濾波器（電源濾波器）。灘液曙以按不同的分類方仏進行分遂：按紐成電路的兀件的不同，滋帙器町以分成 RC, RLC. LC.胡休濾波器、陶瓷濾波器、機械濾波器等t按址吿含艾仃源器件可以分 成有源濾波器和無澹濾波舶 按允許通過的頻帯范熱 濾波器又可以分為低通、応通' 帶 通和帶阻謔波器零：按對仁號的響徴特性可嘆分咸線性濾波騫和1F線性述波器；按竝止頻 率附近福頻特性或相頻特性的不同，濾波

2、器又可以分対巴持沃斯（Butterworth）波林、切 （Chebyshev器、橢岡濾波搟、貝簞I打朋驅n濾決器等*這陀羅波器】tl J均足 對樓擬信弓進和處瑋，闔此乂統(tǒng)稱為鍥擬濾波器。另一大類濾波器是數字海彼器.數字濾波器利用數字計舜機的強大計口能力，通過 宦的性法實現(xiàn)対肯號的強波b數字怯波辭可以實現(xiàn)模擬濾濁器的功能.實現(xiàn)低通、高 通、站通和労審謔波.WTiL!JtHJX W（.Butterwurth）VJ 比吉盡fbebyslh?*）、嘀圓、"!塞.日 1氏黃汕濾波敵？濾波那搖實規(guī)方法的不同乂彷為仃限沖丘響應濾波器和無限沖擊響應 濾波器.不論以上濾漬群的實現(xiàn)足欖擬方式還社數字廳式

3、,W T經典濾漬器的范疇。經典 沁波搟假運侑號中冇用成分和需要丈除的成分昇鬥舟有不冋的碩帶*為仃號通過濾波器可 以將有用成分保罔而去除梵他成分.徂是當信號和噪聲的籾謂相龍就疊時，經典澹波器無 法將兩杵區(qū)分I現(xiàn)代濾波器理論研處的主要內容則是從含有嗓聲的數搦記錄（乂稱時聞序列）中佔計出 13引內某吐特征或信弓木身“一衛(wèi)侑號被估計出，那么估汁出的信弓將比匝信號冇烏的佰 丄哩比a代濾波器將倍號和噪聲都視為隨機信y,利用他們的統(tǒng)訃輅征（例如自相關函 數，功率i普為）導出魚/if切勺估值算也.然后用磧件或炊件實現(xiàn)。其呈本轉征是利用址 計理論來處理濾波何題，現(xiàn)代濾波爲中冇締納（Wiener濾波器、卡爾殳（K

4、汕仙町濾渡器、鬥適伺濾波器。濾波器的設計一般要經過三個步驟：根據實際的需要提出和確定技術指標;山技術指標設計傳遞函數:將設計出的傳遞函數實現(xiàn)為實際電路C信號選擇濾波器RC濾波電路:RQ1IQ+ +ViCVo75 一圖6.1 RC低通遞波器的基本給構RC低遇濾波器的城斗響應曲線町以通過簡單的計算得出“從其幅山訓I汶出柏幀曲 線上?？谌绮诽匾?, 上限I：限頻牢之葡幅度變J;MB,之肩幗皿按瓷I率POdB卜信頻*2、相位Mlftt的。度滯話G到10斑的加度滯后.實際的工作中具休選癢X、C的值時，不儀腹考慮R、C的頻率特性，需耍將怕宀源怕 內部阻抗和負戦的阻抗憂進£ -1. C值的選戰(zhàn)；C

5、不能選的人小,否則負載電容對濾披電踏的影響IUA, 般IC的 輸入電容彳上往仃IJOpF的輸入電客，（:值選的人人，則會腐響灘波屯路的高頻抽林，因為 大電容的髙頻特性一般都不好2, R值的選取聲R値過小會加大電添的仇祓，R值過大則會消耗校多的能量.RCiW電粘的繪人缺隔就是他不僅消耗我們希里抑制的佶號能量，而但也消耗我們 需鑒保留的佶號陡耿 忖外由r受電廨崙瀕特性的跟制也不昵用在衣斶頻的場卸 例如數 MH2以匕需酸用LC濾波器.將RflIC的位MIL換叫以殍到RC崗逋池波器，K頻率響應I j低通濾彼蠱iL好相反?？偨Y：電路中并聯(lián)的電容可認為是低通濾波器 （高頻信號通過電容到地），串聯(lián)的電容可認

6、為 高通濾波器（直流信號無法通過電容）。大電容高頻特性不好：根據Zc=1/jwC=1/2PifC可得：1、高頻只要小電容即可通過，低 頻則需要大電容；2、不論頻率大小，電容越大高頻 特性越好；實際使用中，大電容一般為鋁電解電容， 呈現(xiàn)出一定的電感特性，所以高頻特性不好。LC濾波電路6.3.2 LG慮波電路LC遊波電路陶用較廠泛，我們的單板的電源濾波覽路舊采用LC!濾波電路。LC濾波 電略町以尙成LW、詫 T申、梯形.繪簡氓的K電低通濾波器如圖殖所示L型低通瞬議的頻率響應曲純 可以遹過向屮的i|并得出.L型濾波:&的LflC泊進取除要豔艮口®潼豪一樣注盤L和:的頻華特性外，還礙

7、宴注宣 匚丄匚U丄；一丄二心佝：仃!： QH小 特性1111線士圓弧狀* * 需吐抗It嗟波番特性阻抗k Elt 特件曲縄小粧光峽rJ：空誨破器和丁型雄濁器有柑胡的更咸申，擁比弦波器為藝個L空濁波器的串聯(lián).具有 更島的最¥辛“尢源Lt'M電躇的晃負度怯，桔定性好*缺山是電感兀件體和他大，業(yè)眾較對”見 鴨元種仃時述福製礎燈蔽.將電睹和電奪的恆胃忙換可狠帀到相應的崗通池波蠱電源濾波:1 *輸入側電源的濾波：對卑板的電源輸入側，出上電苗性AHM拔的需要.需要血口龜濾波電路. 基本的電路形式加閉1斯也LiUin-r('匚-T UoiLtV圖1其屮，門 為輸入側的輸入電容.L対

8、所71L感.C2為I】型濾澈電路的輸出側 電容；ci的主要H的是為了限制上電瞬間的電壓上升率.并濾除輸入側電路由電 源引入的紋波*伙111匕C1 般是曲直流電容及兗流電WK的并聯(lián)電群組，其中 B流'&$的主要件用是去除電容屮的紋披血交流電容的t耍作用是為了去耦。從奪述及器艸選抒上，輸入側 般選取H!電容.上耦電客的怕為0,01uf-l»fZ間，針成或貼片均町但從生產2的和度，則以選取貼片為住.推 存的參數為W詭電容10uf交渝電O.luf電感的作用如抑制電流變化率*電感越人抑制效果越好但同時電憊A大時 的上電特性不好.上電及卜電時.電感兩躺金產生反電勢，這杠公對肩山【

9、的負栽產 生影響故參數不宜過大,因面推薦的參數為lOuH.輸出側的電容不便荽完成去耦及濾紈波的作用，而II胚須維持濾液匠電平不 受電感反電勢的影響.投壩考慮板內負我尢小及板內K他去耦電容的效氐 扭苕參 數為直流電容15心 交流電睿GO卜1證。2- IC的電源去耦：濾波電路的瞬念電壓特性會有較大改協(xié) 但由于JUt及非變形器件 的影響,使得電源紋波不叮能完個被消除,Ft分布特件對F電源的特性彩響較大、 閔此*業(yè)黠fl関端應加占犧電容，以改善板內IC洌的電源牯性，髀件選抒同1所述.推薦的參數為直流戲睿1W 交流電容推薦 Wluf電容濾波的實質：為什么大電容不適合濾高頻？小電容不適合 濾低頻？1）理論

10、上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而 減少（1/jwc）,但由于電容兩端引腳的電感效應，這 時電容應該看成是一個 LC串連諧振電路，自諧 振頻率即器件的FSR參數，這表示頻率大于FSR 值時，電容變成了一個電感，如果電容對地濾波， 當頻率超出FSR后,對干擾的抑制就大打折扣， 所以需要一個較小的電容并聯(lián)對地原因在于小 電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個對地通 路，所以在電源濾波電路中我們常常這樣理解：大 電容濾低頻，小電容濾高頻，根本的原因在于 SFR（自諧振頻率）值不同，想想為什么？如果從這 個角度想，也就可以理解為什么電源濾波中電容 對地腳為什么要盡可能靠近地了 我看了這篇文章，也做個粗略的總結吧：1. 電容對地濾波，需要一個較小的電容并聯(lián)對 地，對高頻信號提供了一個