RC无源滤波电路介绍

描述

无源滤波电路的结构简单,易于设计,但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化,因而不适用于信号处理要求高的场合。无源滤波电路通常用在功率电路中,比如直流电源整流后的滤波,或者大电流负载时采用LC(电感、电容)电路滤波。

RC无源滤波电路及原理

1)一阶RC低通滤波器

RC低通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示。

设滤波器的输入电压为ex输出电压为ey,电路的微分方程为:

这是一个典型的一阶系统。令 =RC,称为时间常数,对上式取拉氏变换,有:

其幅频、相频特性公式为:

分析可知,当f很小时,A(f)=1,信号不受衰减的通过;当f很大时,A(f)=0,信号完全被阻挡,不能通过。

2)一阶RC高通滤波器

RC高通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示。

设滤波器的输入电压为ex输出电压为ey,电路的微分方程为:

同理,令 =RC,对上式取拉氏变换,有:

其幅频、相频特性公式为:

分析可知,当f很小时,A(f)=0,信号完全被阻挡,不能通过;当f很大时,A(f)=1信号不受衰减的通过。

3)RC带通滤波器

带通滤波器可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联,其电路及其幅频、相频特性如下图所示。

其幅频、相频特性公式为: H(s) = H1(s) * H2(s)

式中H1(s)为高通滤波器的传递函数,H2(s)为低通滤波器的传递函数。有:

这时极低和极高的频率成分都完全被阻挡,不能通过;只有位于频率通带内的信号频率成分能通过。

须要注意,当高、低通两级串联时,应消除两级耦合时的相互影响,因为后一级成为前一级的“负载”,而前一级又是后一级的信号源内阻.实际上两级间常用射极输出器或者用运算放大器进行隔离.所以实际的带通滤波器常常是有源的.有源滤波器由RC调谐网络和运算放大器组成.运算放大器既可作为级间隔离作用,又可起信号幅值的放大作用.

4)L形RC滤波电路

L形RC滤波电路就是在普通电容滤波电路中电容器前面加个电阻器,电阻器是串联在电路中,而电容器是并联在电路中,这时电阻器和电容器形成了的L字形状,所以称它们为L形RC滤波电路。它的滤波原理和滤波效果都和普通电容滤波电路是差不多,这时电容器和电阻器也构成了分压电路,因为电容的容抗很小,所以对交流分量的分压衰减很大,这样交流量通过电容器短路接地,达到滤波的目的。对于直流电压部分,由于电容器对直流电呈隔离状态,这时电容器对电阻器没有分压作用,直流不会流过电容器。在这种滤波电路中,如果电阻器的阻值不变时,加大滤波电容的容量可以提高滤波效果,滤波电容的容量越大越好。如果滤波电容的容量不变,加大电阻器的阻值也可以提高滤波效果,但是滤波电阻的阻值不能太大,因为滤波电阻的阻值太大的话,直流输出电压就会变小。

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