电容滤波电路滤波原理

1、电容滤波电路滤波原理滤波电容容量大，因此一般釆用电解电容，在接线时要注意电解电容得正、负极。电容 滤波电路利用电容得充、放电作用，使输出电压趋于平滑。当u 2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1与D3管导通，D 2与D4管截止, 电流一路流经负载电阻RL,另一路对电容C充电。当uC>u2,导致D 1与D 3管反向偏置而截止, 电容通过负载电阻RL放电,uC按指数规律缓慢下降。jfr?wt<b)uo的波形单相桥式整流电容滤波电路及稳态吋的波形分析当U 2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2与D4因加正向电压变为导通状态,u 2再次对 C充电,uC上升到u 2得峰值后乂

2、开始下降;下降到一定数值时D2与D4变为截止,C对R L放 电,uC按指数规律下降;放电到一定数值时D 1与D3变为导通，重复上述过程、RL、C对充放电得影响电容充电时间常数为r DC,因为二极管得r D很小，所以充电时间常数小,充电速度快；RLC为放电时间常数，因为RL较大,放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决 于放电时间常数、电容c愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如图所示。四.电容反馈式振荡电路为了获得较好得输出电压波 形，若将电感反馈式振荡电路中得 电容换成电感，电感换成电容，并在 转换后将两个电容得公共端接地， 且增加集电极电阻Rc,就可得

3、到电 容反馈式振荡电路,如右图所示。 因为两个电容得三个端分别接在 晶体管得三个极，故也称为电容三 点式电路。20工作原理根据正弦波振荡电路得判断方法，观察如上图所示电路，包含了放大电路、选 频网络、反馈网络与非线性元件（晶体管）四个部分；放大电路能够正常工作；断开反馈，加频率为得输入电压，给定其极性，判断出从C2上所获得得反馈 电压极性与输入电压相同,故电路弦波振荡得相位条件，各点瞬时极性如图所示。只要电路参数选择得当，电路就可以满足幅值条件，而产生正弦波振荡、3o振荡频率及起振条件振荡频率反馈系数起振条件频率可调的选频网络4、优缺点电容反馈式振荡电路得输出电压波形 好,但若用改变电容得方法

4、来调节振荡频率, 则会影响电路得反馈系数与起振条件;而若 用改变电感得方法来调节振荡频率，则比较 困难。在振荡频率可调范围不大得情况下, 可采用如右图所示电路作为选频网络。5、稳定振荡频率得措施若要提高电容反馈式振荡电路得频率,要减小C、C2得电容量与L得电感量o 实际上，当C与C?减小到一定程度时,晶体管得极间电容与电路中得杂散电容将 纳入C与C?之中,从而影响振荡频率。这些电容等效为放大电路得输入电容6与输出电容c°,改进型电路与等效电器如下图所示。由于极间电容受温度得影响, 杂散电容又难于确定，为了稳定振荡频率，在电感支路串联一个小容量电容c 3,而 且C3vCl,C3 (&l

5、t;C2,这样振荡频率几乎与c 1与C 2无关，也与C i与C。无关,所以频率稳定度高、电容反馈式振荡电路的改进等效电路3 "正號波械需电鶴L C正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路得组成原则在本质上就是相 同得,只就是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当> C时,放大电路得放 大倍数数值最大,而其余频率得信号均被衰减到零;引入正反馈后，使反馈电压作为 放大电路得输入电压，以维持输出电压,从而形成正弦波振荡、由于LC正弦波振荡 电路得振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。一、LC谐振回路得频率特性LC正弦波振荡电路中得选频网络采用LC并联网络，如图所示、图(a)

6、为理想 电路,无损耗，谐振频率为(推导过程)在信号频率较低时，电容得容抗()很大,网络呈 感性;在信号频率较高时，电感得感抗()很大，网络 呈容性;只有当f=f()时，网络才呈纯阻性，且阻抗最 大。这时电路产生电流谐振,电容得电场能转换成 磁场能，而电感得磁场能又转换成电场能，两种能 量相互转换。实际得LC并联网络总就是有损耗得，各种 损耗等效成电阻R,如图(b)所示。电路得导纳 为回路得品质因数（推导过程）上式表明,选频网络得损耗愈小，谐振频率相同时,电容容量愈小，电感数值愈 大。当f寸。时,电抗（推导过程）当网络得输入电流为时，电容与电感得电流约为Q.、根据式，可得适用于频率从零到无穷大时

7、LC并联网络电抗得表达式Z=1 / 其频率特性如下图所示。Q值愈大，曲线愈陡，选频特性愈好。LC并联网络电抗的频率特性若以LC并联网络作为共射放大电路 得集电极负载，如右图所示，则电路得电压 放大倍数根据LC并联网络得频率特性，当f=fo用T 时，电压放大倍数得数值最大，且无附加相 移（原因）。对于其余频率得信号，电压放大戸卜 倍数不但数值减小，而且有附加相移。电厂 路具有选频特性,故称之为选频放大电产q 路。若在电路中引入正反馈,并能用反馈“ Rbl 电压取代输入电压,则电路就成为正弦波一 振荡电路。根据引入反馈得方式不同,LC 选频放大电路正弦波振荡电路分为变压器反馈式、电感 反馈式与电容

8、反馈式三种电路。三、电感反馈式振荡电路电感反馈式振荡电路1、电路组成为了克服变压器反馈式振荡 电路中变压器原边线圈与副边线 圈耦合不紧密得缺点，可将变压 器反馈式振荡电路得M与N2合 并为一个线圈，如右图所示，为了 加强谐振效果，将电容C跨接在 整个线圈两端，便得到电感反馈 式振荡电路。2、工作原理观察电路它包含了放大电路、选频网络、反馈网络与非线性元件（晶体管） 四个部分，而且放大电路能够正常工作、用瞬时极性法判断电路就是否满足正弦波振荡得相位条件:断开反馈，加频 率为力得输入电压，给定其极性，判断岀从N?上获得得反馈电压极性与输入电压相 同，故电路满足正弦波振荡得相位条件,各点瞬时极性如上

9、图所示。只要电路参数选择得当，电路就可满足幅值条件,而产生正弦波振荡。如下图所示为电感反馈式振荡电路得交流通路,原边线圈得三个端分别接在 晶体管得三个极，故称电感反馈式振荡电路为电感三点式电路。3、振荡频率及起振条件 振荡频率反馈系数起振条件4. 优缺点电感反馈式振荡电路中N?与N之间耦合紧密，振幅尢易起振;当C采用可变 电容时，可以获得调节范围较宽得振荡频率，最高振荡频率可达几十MIIz由于反 馈电压取自电感，对高频信号具有较大得电抗,反馈信号中含有较多得高次谐波分 量,输出电压波形不好、滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出得直流更平滑。去耦电容用在放 大电路中不需要交流得地

10、方，用来消除自激,使放大器稳定工作、旁路电容用在有电阻连接 时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。1、关于去耦电容蓄能作用得理解1）去耦电容主要就是去除高频如RF信号得干扰，干扰得进入方式就是通过电磁辐射、而实际上，芯片附近得电容还有蓄能得作用，这就是第二位得。您可以把总电源瞧作密云水库,我们大楼内得家家户户都需要供水,4这时候，水不就是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴得不行了、亠实际水就是来自于大楼顶上得水塔，水塔其实就是一个b u ffer得作用、如果微观来瞧，高频器件在工作得时候,其电流就是不连续得，而且频率很高， 而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很

11、高得情况下， 阻抗Z=iwL+R,线路得电感影响也会非常大严会导致器件在需要电流得时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也就是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容得原因之一（在VCC引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。）2）有源器件在开关时产生得高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容得主要功能就就是提 供一个局部得直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上得传播与将噪声引导到 地2. 旁路电容与去耦电容得区别去耦:去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中得RF能量。去耦电容还可以 为器件供局部化得D C电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。金旁

12、路:从元件或电缆中转移出不想要得共模RF能量。这主要就是通过产生AC旁路消除无意得能量进入 敬感得部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽受限）。我们经常可以瞧到，在电源与地之间连接着去耦电容，它有三个方面得作用：一就是作为本集 成电路得蓄能电容;二就是滤除该器件产生得高频噪声，切断其通过供电回路进行传播得通路; 三就是防止电源携带得噪声对电路构成干扰。在电子电路中,去耦电容与旁路电容都就是起到抗干扰得作用，电容所处得位置不 同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容就是把输入信号中得高频噪声 作为滤除对象，把前级携带得高频杂波滤除,而去耦（d e coupling）电容也

13、称退耦电容,就是把 输出信号得干扰作为滤除对象。CVC-去10高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般就是0、1U, 0. 01U等,而去耦合电容一般比较大, 就是1 Ou或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流得变化大小来确定。数字电路中典型得去耦电容值就是0.1UF、这个电容得分布电感得典型值就是5uHo 0、lu F得去耦电容有5 nH得分布电感，它得并行共振频率大约在7 M Hz左右，也就就是说，对于 1 OMHz以下得噪声有较好得去耦效果，对4 OMHz以上得噪声儿乎不起作用。1 uF、10 u F 得电容，并行共振频率在2 OMHz以上，去除高频噪声得效果要好一些。每10片左右集成电路 要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10 » F左右。最好不用电解电容，电解电容就是两 层薄膜卷起来得,这种卷起来得结构在高频时表现为电感。要使用钮电容或聚碳酸酯电容。去 耦电容得选用并不严格，可按C二”1” /F,即1 OMHz取0。luF, 100MH z取0。OluF、补充：电容器选用及使用注意事项：1, 一般在低频耦合或旁路，电气特性要求较低时，可选用纸介、涤纶电容器;在高频高压电路中, 应选用云母电容器或瓷介电容器;在电源滤波与退耦电路中，可选用电解电容器、2, 在振荡电路、延