目前，濾波電路 濾波電路的設(shè)計(jì)在當(dāng)代的應(yīng)用可謂是越來(lái)越廣泛，濾波電路 濾波電路的設(shè)計(jì)是值得我們好好學(xué)習(xí)的，現(xiàn)在我們就深入了解濾波電路 濾波電路的設(shè)計(jì)。

濾波電路基本概念

濾波是信號(hào)處理中的一個(gè)重要概念。濾波分經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。

 
濾波電路 濾波電路的設(shè)計(jì)

經(jīng)典濾波的概念，是根據(jù)傅里葉分析和變換提出的一個(gè)工程概念。根據(jù)高等數(shù)學(xué)理論，任何一個(gè)滿(mǎn)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(huà)說(shuō)，就是工程信號(hào)是不同頻率的正弦波線(xiàn)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。

濾波電路工作原理

當(dāng)流過(guò)電感的電流變化時(shí)，電感線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)將阻止電流的變化。當(dāng)通過(guò)電感線(xiàn)圈的電流增大時(shí)，電感線(xiàn)圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻止電流的增加，同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能存儲(chǔ)于電感之中；當(dāng)通過(guò)電感線(xiàn)圈的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻止電流的減小，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量，以補(bǔ)償電流的減小。因此經(jīng)電感濾波后，不但負(fù)載電流及電壓的脈動(dòng)減小，波形變得平滑，而且整流二極管的導(dǎo)通角增大。

在電感線(xiàn)圈不變的情況下，負(fù)載電阻愈小，輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時(shí)才能獲得較好的濾波效果。L愈大，濾波效果愈好。

另外，由于濾波電感電動(dòng)勢(shì)的作用，可以使二極管的導(dǎo)通角接近π，減小了二極管的沖擊電流，平滑了流過(guò)二極管的電流，從而延長(zhǎng)了整流二極管的壽命。

濾波電路的設(shè)計(jì)

交流電經(jīng)過(guò)二極管整流之后，方向單一了，但是大小（電流強(qiáng)度）還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流一般是不能直接用來(lái)給無(wú)線(xiàn)電裝供電的。要把脈動(dòng)直流變成波形平滑的直流，還需要再做一番“填平取齊”的工作，這便是濾波。換句話(huà)說(shuō)，濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的波動(dòng)成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。

　　電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的倉(cāng)庫(kù)。在電路中，當(dāng)有電壓加到電容器兩端的時(shí)候，便對(duì)電容器充電，把電能儲(chǔ)存在電容器中；當(dāng)外加電壓失去（或降低）之后，電容器將把儲(chǔ)存的電能再放出來(lái)。充電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸升高，直到接近充電電壓；放電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸降低，直到完全消失。電容器的容量越
大，負(fù)載電阻值越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來(lái)承擔(dān)濾波的任務(wù)。

　　圖5-9是最簡(jiǎn)單的電容濾波電路，電容器與負(fù)載電阻并聯(lián)，接在整流器后面，下面以圖5-9（a）所示半波整施情況說(shuō)明電容濾波的工作過(guò)程。在二極管導(dǎo)通期間，e2 向負(fù)載電阻Rfz 提供電流的同時(shí)，向電容器C充電，一直充到最大值。e2 達(dá)到最大值以后逐漸下降；而電容器兩端電壓不能突然變化，仍然保持較高電壓。這時(shí)，D 受反向電壓，不能導(dǎo)通，于是Uc便通過(guò)負(fù)載電阻Rfz 放電。由于C和Rfz 較大，放電速度很慢，在e2 下降期間里，電容器C上的電壓降得不多。當(dāng)e2 下一個(gè)周期來(lái)到并升高到大于Uc時(shí)，又再次對(duì)電容器充電。如此重復(fù)，電容器C兩端（即負(fù)載電阻Rfz ：兩端）便保持了一個(gè)較平穩(wěn)的電壓，在波形圖上呈現(xiàn)出比較平滑的波形。圖5-10（a）（b）中分別示出半波整流和全波整流時(shí)電容濾波前后的輸出波形。

顯然，電容量越大，濾波效果越好，輸出波形越趨于平滑，輸出電壓也越高。但是，電容量達(dá)到一定值以后，再加大電容量對(duì)提高濾波效果已無(wú)明顯作用。通常應(yīng)根據(jù)負(fù)載電用和輸出電說(shuō)的大小選擇最佳電容量。表5-2 中所列濾波電容器容量和輸出電流的關(guān)系，可供參考。 電容器的耐壓值一般取 的1．5倍。

 
濾波電路 濾波電路的設(shè)計(jì)

表5-3中列出帶有濾波器的整流電路中各電壓的關(guān)系。 表一、

　　采用電容濾波的整流電路，輸出電壓隨時(shí)出電流變化較大，這對(duì)于變化負(fù)載（如乙類(lèi)推挽電路）來(lái)說(shuō)是很不利的。

二、電感濾波

　　利用電感對(duì)交流阻抗大而對(duì)直流用抗小的特點(diǎn)，可以用帶鐵芯的線(xiàn)圈做成濾波器。電磁濾波輸出電壓較低，相輸出電壓波動(dòng)小，隨負(fù)載變化也很小，適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。

三、復(fù)式濾波器。

　　把電容按在負(fù)載并聯(lián)支路，把電感或電阻接在串聯(lián)支路，可以組成復(fù)式濾波器，達(dá)到更佳的濾波效果口這種電路的形狀很象字母π，所以又叫π型濾波器。

　　圖5－12所示是由電磁與電容組成的LC濾波器，其濾波效能很高，幾乎沒(méi)有直流電壓損失，適用于負(fù)載電流較大、要求紋波很小的場(chǎng)合。但是，這種濾波器由于電感體積和重量大（高頻時(shí)可減小），比較笨重，成本也較高，一般情況下使用得不多。