滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成,如在负载电阻两端并联电容器C,或与负载串联电感器L,以及由电容,电感组成而成的各种复式滤波电路。
滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。
滤波电路分类
1、无源滤波电路
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。
2、有源滤波电路
有源滤波电路的负载不影响滤波特性,因此常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成,因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用,同时还可以进行放大。
滤波电路作用
滤波电路的基本作用是让某种频率的电流通过或阻止某种频率的电流通过。另外是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分,保留其直流成分,使输出电压纹波系数降低,波形变得比较平滑。
滤波电路四种基本类型有源滤波电路
为了提高滤波效果,解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互矛盾的问题,在RC电路中增加了有源器件-晶体管,形成了RC有源滤波电路。常见的RC有源滤波电路如图Z0716所示。
它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接而成的电路。该电路的优点是:
1.滤波电阻Rb 接于晶体管的基极回路,兼作偏置电阻,由于流过Rb 的电流入很小,为输出电流Ie的1/(1+β),故Rb可取较大的值(一般为几十k Ω),既使纹波得以较大的降落,又不使直流损失太大。
2.滤波电容C2接于晶体管的基极回路,便可以选取较小的电容,达到较大电容的滤波效果,也减小了电容的体积,便于小型化。如图中接于基极的电容C2 折合到发射极回路就相当于(1+β)C2的电容的滤波效果(因ie = (1+ β )ib之故)。
3.由于负载凡接于晶体管的射极,故RL上的直流输出电压UE≈UB,即基本上同RC无源滤波输出直流电压相等。
这种滤波电路滤波特性较好,广泛地用于一些小型电子设备之中。
复式滤波电路
复式滤波电路常用的有LCГ型、LCπ型和RCπ 型3种形式,如图Z0715所示。它们的电路组成原则是,把对交流阻抗大的元件(如电感、电阻)与负载串联,以降落较大的纹波电压,而把对交流阻抗小的元件(如电容)与负载并联,以旁路较大的纹波电流。其滤波原理与电容、电感滤波类似,这里仅介绍RCπ型滤波。
图Z0715(c)为RCπ型滤波电路,它实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。其滤波原理可以这样解释:经过电容C1滤波之后,C1两端的电压包含一个直流分量 与交流分量 ,作为RC2滤波的输入电压。对直流分量而言,C2 可视为开路,RL上的输出直流电压为:
对于交流分量 而言,其输出交流电压为:
由式可见,R愈小,输出的直流分量愈大;由式 可见,RC2愈大,输出的交流分量愈小。滤波效果愈好。所以R受两方面的制约,只能兼顾选择。这种滤波电路较单电容滤波效果好,、但也只适用于负载电流不大的场合。
电感滤波电路
带电感滤波的全波整流电路如图Z0713 所示。