滤波电路分析

1、滤波电路分析滤波电路简介滤波就是让指定频段的信号能顺利通过，而对 其他频段的信号进行衰减。即对波进行过滤。信 号又有不同形式，如光波，电波。本文主要介绍 电信号滤波器。电信号滤波器又分为信号选择滤波器和EMI滤波器（电源滤波器）。滩液曙以按不同的分类方仏进行分遂：按纽成电路的兀件的不同，滋帙器町以分成 RC, RLC. LC.胡休滤波器、陶瓷滤波器、机械滤波器等t按址吿含艾仃源器件可以分 成有源滤波器和无澹滤波舶 按允许通过的頻帯范热 滤波器又可以分为低通、応通' 带 通和带阻谑波器零：按对仁号的响徴特性可叹分咸线性滤波骞和1F线性述波器；按竝止頻 率附近福频特性或相频特性的不同，滤波

2、器又可以分対巴持沃斯（Butterworth）波林、切 （Chebyshev器、椭岡滤波擀、贝簞I打朋驱n滤決器等*这陀羅波器】tl J均足 对楼拟信弓进和处玮，阖此乂统称为锲拟濾波器。另一大类滤波器是数字海彼器.数字滤波器利用数字计舜机的强大计口能力，通过 宦的性法实现対肯号的强波b數字怯波辭可以实现模拟滤浊器的功能.实现低通、高 通、站通和労审谑波.WTiL!JtHJX W（.Butterwurth）VJ 比吉尽fbebyslh?*）、嘀圆、"!塞.日 1氏黄汕滤波敌？滤波那搖实规方法的不同乂彷为仃限冲丘响应滤波器和无限冲击响应 滤波器.不论以上滤漬群的实现足榄拟方式还社数字厅式

3、,W T经典滤漬器的范畴。经典 沁波擀假运侑号中冇用成分和需要丈除的成分昇鬥舟有不冋的硕带*为仃号通过滤波器可 以将有用成分保罔而去除梵他成分.徂是当信号和噪声的籾谓相龙就叠时，经典澹波器无 法将两杵区分I现代滤波器理论研处的主要内容则是从含有嗓声的数搦记录（乂称时闻序列）中佔计出 13引內某吐特征或信弓木身“一卫侑号被估计出，那么估汁出的信弓将比匝信号冇烏的佰 丄哩比a代滤波器将倍号和噪声都视为随机信y,利用他们的统讣辂征（例如自相关函 数，功率i普为）导出鱼/if切勺估值算也.然后用磧件或炊件实现。其呈本转征是利用址 计理论来处理滤波何题，现代滤波爲中冇缔纳（Wiener滤波器、卡尔殳（K

4、汕仙町滤渡器、鬥适伺滤波器。滤波器的设计一般要经过三个步骤：根据实际的需要提出和确定技术指标;山技术指标设计传递函数:将设计出的传递函数实现为实际电路C信号选择滤波器RC滤波电路:RQ1IQ+ +ViCVo75 一图6.1 RC低通遞波器的基本给构RC低遇滤波器的城斗响应曲线町以通过简单的计算得出“从其幅山训I汶出柏帧曲 线上耍口如卜特亦1, 上限I：限频牢之葡幅度变J;MB,之肩帼皿按瓷I率POdB卜信频*2、相位Mlftt的。度滞话G到10斑的加度滞后.实际的工作中具休选痒X、C的值时，不仪腹考虑R、C的頻率特性，需耍将怕宀源怕 内部阻抗和负戦的阻抗忧进£ -1. C值的选战；C

5、不能选的人小,否则负载电容对滤披电踏的影响IUA, 般IC的 输入电容彳上往仃IJOpF的输入电客，（:值选的人人，则会腐响滩波屯路的高频抽林，因为 大电容的髙频特性一般都不好2, R值的选取聲R値过小会加大电添的仇祓，R值过大则会消耗校多的能量.RCiW电粘的绘人缺隔就是他不仅消耗我们希里抑制的佶号能量，而但也消耗我们 需鑒保留的佶号陡耿 忖外由r受电廨崙濒特性的跟制也不昵用在衣斶频的场卸 例如数 MH2以匕需酸用LC滤波器.将RflIC的位MIL换叫以殍到RC崗逋池波器，K频率响应I j低通滤彼蛊iL好相反。总结：电路中并联的电容可认为是低通滤波器 （高频信号通过电容到地），串联的电容可认

6、为 高通滤波器（直流信号无法通过电容）。大电容高频特性不好：根据Zc=1/jwC=1/2PifC可得：1、高频只要小电容即可通过，低 频则需要大电容；2、不论频率大小，电容越大高频 特性越好；实际使用中，大电容一般为铝电解电容， 呈现出一定的电感特性，所以高频特性不好。LC滤波电路6.3.2 LG虑波电路LC遊波电路陶用较厂泛，我们的单板的电源滤波览路舊采用LC!濾波电路。LC滤波 电略町以尙成LW、诧 T申、梯形.绘简氓的K电低通滤波器如图殖所示L型低通瞬議的频率响应曲纯 可以遹过向屮的i|并得出.L型滤波:&的LflC泊進取除要豔艮口®潼豪一样注盘L和:的频華特性外，还碍

7、宴注宣 匚丄匚U丄；一丄二心佝：仃!： QH小 特性1111线士圆弧状* * 需吐抗It嗟波番特性阻抗k Elt 特件曲縄小粧光峡rJ：空诲破器和丁型雄浊器有柑胡的更咸申，擁比弦波器为藝个L空浊波器的串联.具有 更岛的最¥辛“尢源Lt'M电躇的晃负度怯，桔定性好*缺山是电感兀件体和他大，业眾较对”见 鸭元种仃时述福製礎灯蔽.将电睹和电奪的恆胃忙换可狠帀到相应的崗通池波蛊电源滤波:1 *输入侧电源的滤波：对卑板的电源输入侧，出上电苗性AHM拔的需要.需要血口龜滤波电路. 基本的电路形式加閉1斯也LiUin-r('匚-T UoiLtV图1其屮，门 为输入侧的输入电容.L対

8、所71L感.C2为I】型滤澈电路的输出侧 电容；ci的主要H的是为了限制上电瞬间的电压上升率.并滤除输入侧电路由电 源引入的纹波*伙111匕C1 般是曲直流电容及兗流电WK的并联电群组，其中 B流'&$的主要件用是去除电容屮的纹披血交流电容的t耍作用是为了去耦。从奪述及器艸选抒上，输入侧 般选取H!电容.上耦电客的怕为0,01uf-l»fZ间，针成或貼片均町但从生产2的和度，则以选取贴片为住.推 存的参数为W诡电容10uf交渝电O.luf电感的作用如抑制电流变化率*电感越人抑制效果越好但同时电憊A大时 的上电特性不好.上电及卜电时.电感两躺金产生反电势，这杠公对肩山【

9、的負栽产 生影响故参数不宜过大,因面推荐的参数为lOuH.输出侧的电容不便荽完成去耦及滤纨波的作用，而II胚须维持滤液匠电平不 受电感反电势的影响.投坝考虑板内负我尢小及板内K他去耦电容的效氐 扭苕參 数为直流电容15心 交流电睿GO卜1证。2- IC的电源去耦：滤波电路的瞬念电压特性会有较大改協 但由于JUt及非變形器件 的影响,使得电源纹波不叮能完个被消除,Ft分布特件对F电源的特性彩响较大、 闵此*业黠fl関端应加占牺电容，以改善板内IC洌的电源牯性，髀件选抒同1所述.推荐的参数为直流戏睿1W 交流电容推荐 Wluf电容滤波的实质：为什么大电容不适合滤高频？小电容不适合 滤低频？1）理论

10、上理想的电容其阻抗随频率的增加而 减少（1/jwc）,但由于电容两端引脚的电感效应，这 时电容应该看成是一个 LC串连谐振电路，自谐 振频率即器件的FSR参数，这表示频率大于FSR 值时，电容变成了一个电感，如果电容对地滤波， 当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打折扣， 所以需要一个较小的电容并联对地原因在于小 电容,SFR值大,对高频信号提供了一个对地通 路，所以在电源滤波电路中我们常常这样理解：大 电容滤低频，小电容滤高频，根本的原因在于 SFR（自谐振频率）值不同，想想为什么？如果从这 个角度想，也就可以理解为什么电源滤波中电容 对地脚为什么要尽可能靠近地了 我看了这篇文章，也做个粗略的总结吧：1. 电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对 地，对高频信号提供了一个