电路中使用滤波的主要目的是去除或减弱信号中的不需要的频率成分,从而实现信号的清理和处理。
下面是一些滤波的常见原因和用途:
1.去除噪声:
信号在传输、放大或处理过程中可能会受到各种噪声的干扰,例如电源噪声、环境干扰等。
滤波器可以移除这些噪声,使得信号更加清晰和可靠。
2.提取特定频率范围的信号:
在某些应用中,我们只对特定频率范围内的信号感兴趣,而忽略其他频率。
通过使用滤波器,可以选择性地提取所需频率范围的信号,以便后续分析或处理。
3.阻止或减弱干扰信号:
当存在干扰信号时,滤波器可以阻止或减弱这些干扰信号的影响,使得我们能够更好地获取所需信号。
4.改善信号质量:
某些信号在经过传输或处理后可能产生失真或变形。
滤波器可以平滑信号的波形,消除尖峰、谐波等非期望的波动,从而改善信号的质量。
5.保护设备和电路:
某些频率范围内的信号或干扰可能会对电路元件或设备造成损害。
使用适当的滤波器可以限制这些信号的影响,提高系统的稳定性和可靠性。
需要根据具体情况和应用要求选择适当类型的滤波器,例如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
滤波器设计的好坏将直接影响到电路的性能和信号处理的效果。
常见的滤波器电路包括以下几种:
RC低通滤波器电路:
该电路由一个电阻和一个电容组成,可用于降低信号的高频分量,使低频信号通过。
它是一种简单而常用的滤波器电路。
RC高通滤波器电路:
该电路由一个电阻和一个电容组成,可用于降低信号的低频分量,使高频信号通过。
LC低通滤波器电路:
该电路由一个电感和一个电容组成,可用于降低信号的高频分量,使低频信号通过。
与RC低通滤波器相比,它在低频截止频率的附近具有更陡峭的滤波特性。
LC高通滤波器电路:
该电路由一个电感和一个电容组成,可用于降低信号的低频分量,使高频信号通过。
与RC高通滤波器相比,它在高频截止频率的附近具有更陡峭的滤波特性。
陷波滤波器电路:
该电路可用于滤除一个特定的频率范围内的信号,通常用于消除单个频率的干扰信号。
常见的陷波滤波器电路包括带阻滤波器电路和双T滤波器电路。
Sallen-Key低通滤波器电路:
该电路由两个电容和两个电阻组成,可用于实现更精确的低通滤波。
巴特沃斯滤波器电路:
该电路是一种优化的低通滤波器,具有更平坦的通带响应和更陡峭的截止频率附近的衰减特性。
这些滤波器电路具有不同的特点和适用范围,可以根据具体应用场景选择合适的滤波器电路。
在线性直流稳压源电路中包括整流电路和滤波电路,整流电路的作用是将交流电变为脉动直流电,即电路输入为交流输出为直流,输出电压或电流的大小用平均值衡量,整流电路分为半波整流电路和全波整流电路。
滤波电路作用是将脉动直流电的脉动成分滤除,使直流分量增加,脉动分量减少,即电路输入为直流输出也为直流,滤波电路输出的大小同样用平均值衡量,滤波电路分为电容滤波和电感滤波电路。
滤波电路工作原理:
当流过电感的电流变化时,电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。
当通过电感线圈的电流增大时,电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反,阻止电流的增加,同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中;当通过电感线圈的电流减小时,自感电动势与电流方向相同,阻止电流的减小,同时释放出存储的能量,以补偿电流的减小。
因此经电感滤波后,不但负载电流及电压的脉动减小,波形变得平滑,而且整流二极管的导通角增大。
常用的滤波电路有电容型,电感型,电容与电感复合的有单电感加电容的L型和二电容加电感的π型,后者属复合滤波电路
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
若滤波电路元件仅由无源元件(电阻、电容、电感)组成,则称为无源滤波电路。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
若滤波电路不仅由无源元件,还由有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)组成,则称为有源滤波电路。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。
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。
但电路的组成和设计也较复杂。
有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合,只适用于信号处理。
根据滤波器的特点可知,它的电压放大倍数的幅频特性可以准确地描述该电路属于低通、高通、带通还是带阻滤波器,因而如果能定性分析出通带和阻带在哪一个频段,就可以确定滤波器的类型。
识别滤波器的方法是:
若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数,且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零,则为低通滤波器;反之,若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数,且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零,则为高通滤波器;若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零,则为带通滤波器;反之,若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定值,且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零,则为带阻滤波器。