无源滤波器1讲解
无源滤波工作原理
无源滤波工作原理
无源滤波器是指不需要外部能量输入的滤波器。
其工作原理是利用被动元件（如电阻、电容、电感）来实现对信号的频率滤波。
无源滤波器主要分为两种类型：RC滤波器和RL滤波器。
RC
滤波器使用电阻和电容组成，而RL滤波器使用电阻和电感组成。
在RC滤波器中，当输入信号通过电阻和电容时，电阻会阻碍
电流的流动，电容则会根据电压的变化来存储和释放电荷。
由于电容器对不同频率的信号有不同的阻抗，因此通过改变电阻和电容的比例可以实现对不同频率信号的滤波。
在RL滤波器中，电阻和电感的相互作用也会对输入信号进行
滤波。
当信号通过电阻和电感时，电感会阻碍电流的变化，从而改变电压的形状。
通过调整电阻和电感的比例可以实现对不同频率信号的滤波。
无源滤波器的特点是简单、可靠，并且不需要外部能量输入。
然而，由于无源滤波器只能通过改变电阻和电容或电感的参数来实现频率调节，因此其滤波效果可能较有源滤波器差。
此外，无源滤波器对输入信号功率会有一定的损耗。
无源滤波器与有源滤波器的区别
无源滤波器与有源滤波器的区别滤波器是一种电子设备，用于从信号中选择性地滤除或放大特定频率的部分。
根据滤波器的结构和特性，可以将其分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。
本文将探讨无源滤波器与有源滤波器之间的区别。
一、无源滤波器简介无源滤波器是一种由被动器件（如电阻、电容、电感）组成的电路，不需要外部电源进行工作。
无源滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型，根据其滤波特性选择适合的滤波器类型。
无源滤波器的特点如下：1.通过无源组件实现滤波功能，不需要额外的功率供应。
2.无源滤波器的频率响应通常有固定的衰减特性，无法对输入信号进行放大。
3.无源滤波器的设计相对简单，成本低廉。
4.无源滤波器对信号源的影响较小，适用于对输入信号幅度要求不高的场合。
二、有源滤波器简介有源滤波器是一种使用有源器件（如运放、晶体管）的电路，在滤波器中引入了额外的电源。
有源滤波器可以实现更为复杂的滤波功能，包括低通、高通、带通、带阻和全通等滤波方式。
有源滤波器的特点如下：1.通过有源器件实现滤波功能，可以实现信号的放大和滤波。
2.有源滤波器的频率响应可以调整和调节，使其更加灵活适应不同的应用需求。
3.有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
4.有源滤波器对信号源的影响较大，适用于对输入信号幅度要求较高的场合。
三、无源滤波器和有源滤波器虽然都可以实现滤波功能，但在结构和特性上存在一些区别：1.电源需求：无源滤波器不需要外部电源供电，而有源滤波器需要引入外部电源以提供功率。
2.信号放大：无源滤波器无法对信号进行放大，只能对特定频率的信号进行滤波；而有源滤波器可以实现信号的放大和滤波。
3.频率响应：无源滤波器的频率响应通常具有固定的衰减特性，而有源滤波器的频率响应可以调整和调节，更加灵活。
4.设计复杂度：无源滤波器的设计相对简单，成本较低；而有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
无源低通滤波器的设计与仿真解析
无源低通滤波器的设计与仿真解析1.无源低通滤波器的基本原理-RC低通滤波器：RC电路由一个电阻R和一个电容C组成，输入信号通过电容进入电路，通过电阻输出。
该电路对高频信号的传递具有阻碍作用，使高频信号通过电容时被短路，从而被滤除。
-RLC低通滤波器：RLC电路由一个电阻R、一个电感L和一个电容C组成，输入信号通过电容进入电路，通过电感和电阻输出。
该电路除了对高频信号的阻碍作用外，还可以通过电感的电流变化来抵消与电阻上产生的电势降。
2.无源低通滤波器的设计步骤- 确定所需的截止频率（Cut-off frequency）：截止频率是滤波器的重要参数，决定了滤波器对输入信号的滤波效果。
根据所需的滤波效果，选择适当的截止频率。
-计算电阻、电容和电感的数值：根据所选的截止频率和电压源的数值，使用以下公式计算电阻、电容和电感的数值：- RC低通滤波器：R = 1 / (2πfc)，C = 1/ (2πfR)- RLC低通滤波器：R = 1 / (2πfc)，L = R / (2πfQ)，C = 1 / (2πfR)其中，f为截止频率，c为电容，l为电感，Q为无损品质因数。
-选择合适的电阻、电容和电感的数值：根据所计算出的数值，选择能满足要求的最接近的标准数值。
-进行电路连接：根据所选择的电阻、电容和电感的数值，将它们连接成相应的电路。
3.无源低通滤波器的仿真解析- 使用软件进行仿真：使用一些电子电路仿真软件如Multisim、PSpice等，将设计好的低通滤波器电路进行仿真。
-输入信号：选择一个合适的输入信号作为仿真的输入，例如正弦波、方波等。
-输出信号：观察滤波器电路的输出信号，并与输入信号进行对比分析，判断滤波器对输入信号的滤波效果。
-优化设计：根据仿真结果，可以对电阻、电容和电感的数值进行微调，以达到更好的滤波效果。
4.总结通过设计和仿真无源低通滤波器，我们可以滤除高频信号，保留低频信号。
设计无源低通滤波器的步骤包括确定截止频率、计算电阻、电容和电感的数值、选择标准数值和进行电路连接。
无源滤波器知识点滴
五
结
语
电力谐波问题是一种电网污染和公害，
已引起人们的高度关注。在节能减排
呼声日益增高的形势下，
采取正确技术措施对电力谐波进行治理更加必要。
采用电抗器等无源器件实现电力谐波抑制和谐波滤除，具有简单有效的突出优点，仍然是目前治理电力谐波问题的主要技术手段。正确掌握这一技术手段，
4）参数设计涉及技术指标、安全指标和经济指标，往往需经多个方案比较后才能确定。
4、滤波器方案与参数的分析计算
1）确定滤波器方案
确定用几组单调谐滤波器，选高通滤波器截止频率，以及用什么方式满足无功补偿的要求。
例如：三相全波整流型谐波源，可设5、7、11次单调谐滤波器，高通滤波器截止频率选12次。无功补偿要求从容量需求平衡角度，通过计算综合确定。
则三相电容器额定电压应高于该值即可，推荐440V。
追问
你的解答对我很有帮助，谢谢。
再请教您一下，滤波后还有什么条件限制吗？比如说5,7,11次谐波滤除后的电流与滤除前电流之比都为30%左右？或者是别的？跪求，谢谢
回答
你意思是问滤波效果是不是？国标要求是谐波电流总体含量低于系统电流5%。而对于正常系统来说过滤了主要次数谐波后是完全满足该要求的。对于你所述该系统实际情况，
2）系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等；
3）谐波源特性（谐波次数、含量、波动性能等）；
4）无功补偿要求；要达到的滤波指标；
5）滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求。
以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。
案例设计问题：没有系统最终规模的谐波资料……
2、滤波器结构及接线方式选择
由一组或数组单调谐滤波器组成，有时再加一组高通滤波器。
rc 元器件组成的无源滤波器和有源滤波器的工作原理
rc 元器件组成的无源滤波器和有源滤波器的工作原理无源滤波器和有源滤波器是电子电路中常见的两种滤波器，它们利用不同的元器件和工作原理来实现对特定频率信号的滤波。
其中，无源滤波器是由无源元件（如电阻和电容）组成的滤波器，而有源滤波器则是由有源元件（如放大器）与无源元件组成的滤波器。
本文将从深度和广度两个方面探讨这两种滤波器的工作原理，以帮助读者更好地理解它们在电子电路中的应用。
一、无源滤波器的工作原理1. 无源滤波器的基本结构无源滤波器由电容和电感组成，通常包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
其中，电容和电感分别对应频率响应的不同特性，通过它们的组合可以实现对不同频率信号的滤波。
2. 无源滤波器的工作原理在无源滤波器中，由于没有放大器或其他有源元件来提供能量，因此滤波器的输出信号不能比输入信号的幅度更大。
它们的工作原理是基于电容和电感的频率特性，利用不同频率信号在电容和电感上的响应来实现滤波效果。
在低通滤波器中，高频信号通过电容而被阻断，而低频信号可以通过电感并输出。
3. 无源滤波器的优点和局限性无源滤波器可以实现简单的电路结构和低成本的滤波效果，但也存在着频率范围受限、无法增益信号和难以调节的局限性。
二、有源滤波器的工作原理1. 有源滤波器的基本结构有源滤波器在无源滤波器的基础上加入了放大器或其他有源元件，使得滤波器不仅能够对信号进行滤波，还能够对信号进行放大或衰减。
常见的有源滤波器包括运算放大器滤波器、晶体管滤波器和集成电路滤波器等。
2. 有源滤波器的工作原理有源滤波器利用放大器的放大和反馈作用来实现对信号的滤波效果。
在有源滤波器中，放大器提供了增益，并利用反馈网络来调节放大器的频率响应，从而实现对特定频率信号的滤波。
3. 有源滤波器的优点和局限性有源滤波器具有灵活的频率范围、可调的增益和滤波效果好等优点，但也存在着电路结构复杂、成本较高和对放大器性能要求较高的局限性。
总结回顾通过本文的介绍，我们可以更全面、深刻地理解无源滤波器和有源滤波器的工作原理。
无源电力滤波器的原理
无源电力滤波器的原理无源电力滤波器是一种用于消除电力系统中的谐波以及其他电力干扰的装置。
它是指没有外部电源输入的电力滤波器，通过其内部电路来实现对电力信号的滤波功能。
本文将介绍无源电力滤波器的原理及其工作过程。
无源电力滤波器的原理基于谐振电路的特性。
谐振电路是一种能够选择性地通过特定频率的信号而阻断其他频率信号的电路。
无源电力滤波器通过使用谐振电路的原理，可以将特定频率的干扰信号滤除，从而实现对电力系统中的谐波和其他干扰信号的去除。
无源电力滤波器通常由谐振电路和衰减电路两部分组成。
谐振电路是滤波器的核心部件，它通过选择性地通过特定频率的信号来实现滤波的功能。
衰减电路则用于消除滤波器输出信号中的高频噪声，保证滤波后的信号质量。
在无源电力滤波器中，谐振电路通常由电感和电容组成。
电感是一种能够储存电磁能量的元件，而电容则是一种能够储存电荷能量的元件。
通过合理选择电感和电容的数值，可以使得滤波器对特定频率的信号具有较高的传递函数增益，同时对其他频率的信号具有较低的传递函数增益。
当输入信号进入无源电力滤波器时，经过谐振电路的处理，滤波器会对特定频率的信号进行放大，并将其输出。
同时，滤波器会对其他频率的信号进行衰减，以保证输出信号的纯净性。
衰减电路则进一步消除输出信号中的高频噪声，使得输出信号更加稳定。
无源电力滤波器的工作原理可以通过电路的频率响应来解释。
频率响应是指电路对不同频率信号的响应情况。
在无源电力滤波器中，频率响应曲线通常呈现出一个带通滤波器的特点，即对特定频率范围内的信号具有较高的增益，而对其他频率的信号具有较低的增益。
通过调整无源电力滤波器的电感和电容数值，可以实现对不同频率范围内的信号进行滤波。
例如，如果需要滤除50Hz的电力系统中的谐波，可以选择适当的电感和电容数值，使得滤波器在50Hz附近具有较高的增益，从而滤除该频率范围内的谐波信号。
无源电力滤波器是一种通过谐振电路的原理实现对特定频率信号滤波的装置。
(实验二)无源和有源滤波器
（实验二）无源和有源滤波器实验目的：1.了解无源滤波器和有源滤波器的基本原理2.熟练掌握RC、RL、RCL、LPF、HPF、BPF、BSF等滤波器的设计与实现3.通过实验掌握电容和电感的电气特性及其滤波器的设计和制作实验仪器：示波器、信号发生器、电容测试仪、电阻测试仪、电感测试仪实验内容：一、无源滤波器1.RC滤波器（1）低通滤波器：从信号发生器输出的正弦波接到电路的输入端，同时连接示波器探头，把探头分别接到电容器C和电阻R两端，调整信号发生器的频率，观察示波器上正弦波的振幅与频率变化，得到RC滤波器的减频特性曲线。
（2）高通滤波器：同样连接电路并调整信号发生器频率，示波器上高通滤波器输出电压的振幅随着频率的变化而发生变化，得到高通滤波器的增频特性曲线。
2.RL滤波器仿照RC滤波器的示范，再借助于电感L，设计和实现一个低通RL滤波器，同样测试示波器的输出特性曲线。
3.RCL滤波器结合RC和RL滤波器的经验，接入电容C和电感L以及电阻R，基本组合形式有π型/△型/串联型/并联型。
并分别实现和调试它们的滤波器特性。
二、有源滤波器1.甲类和乙类滤波器分别设计和实现比较典型的甲类和乙类无源滤波器。
将信号发生器的正弦波接入有源滤波器的输入端，选择并连接合适的电容和电阻，再选择一个适当的放大器反馈电路，经过放大器的功率放大和滤波器的频谱滤波，输出筛选后的高清正弦波到示波器。
2.低通/高通/带通/带阻滤波器设计从理论上推导出差分放大器电路的频率响应函数，根据函数形式选择合适的电容和电阻，设计并制作差分放大器，最后通过实测数据检验其频率响应的有效性和准确性。
3.低通/高通/带通/带阻滤波器实验在购买好的AD623差分放大器芯片的基础上，结合理论计算和模拟仿真结果，选择合适的电容和电阻参数，将芯片安装在面包板上，经过电阻电容网络的选取和调试，制作出低通/高通/带通/带阻滤波器，逐一测试滤波器的性质和曲线特性。
关于无源滤波器的知识学习
关于无源滤波器的知识学习无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
目录1、无源滤波器的基本概念2、无源滤波器的分类3、无源滤波器的原理4、无源滤波器的优点及应用5、无源滤波器和有源滤波器的区别6、无源滤波器的发展历程7、无源滤波器的发展情况无源滤波器的基本概念：无源滤波器是由无源线性器件构成的复杂电路，在信息传输中具有选频特性的无源四端网络。
近代电子设备中滤波器应用十分广泛，基功能有以下几个方面。
1.1.分离信号、抑制干扰这是滤波器最广泛最基本的功能，在信息传输中滤波器能使所需频率信息顺利通过，而对不需要的频率信息(称干扰)受到很大衷减或阻塞。
1.2.阻抗变换、阻抗匹配电子设备中，经常遇到实际负载阻抗与信号源所需要负载阻抗不相等，若把它们直接连接起来将会产生信号反射，则不能得到最大功率传输，如果在它们之间插入适当设计的滤波器进行阻抗变换，能在确定频带内实现匹配。
1.3.延迟信号电子设备中，经常需要在确定频带内延迟信号或校正设备时延的不均性，都可用滤波器来完成。
无源滤波器的分类：2.1.调谐滤波器调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐滤波器，可以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波的频率称为调谐滤波器的谐振频率；2.2.高通滤波器高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器的截止频率。
无源滤波器的原理：无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道;而有源滤波器由电力电子元件和DSP 等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。
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是斜率与-20 dB/十倍频成比例的一条直线。两条直线
交点的坐标为(l，0dB)，对应的频率C 称为转折频率。
当=C时，20log|H(jC)|=-3dB，常用振幅从最大值
下降到3dB的频率来定义滤波电路的通频带宽度(简称带宽)。
例如，上图所示低通滤波器的带宽是0到C 。
二、一阶RC高通滤波电路
例如从1021010Hz。为了表示频率在极大范围内变化时电
路特性的变化，可以用对数坐标来画幅频和相频特性曲线。
常画出20log|H(j)|和()相对于对数频率坐标的特性曲线，
这种曲线称为波特图。横坐标采用相对频率/C，使曲线
具有一定的通用性。幅频特性曲线的纵坐标采用分贝(dB)
作为单位。|H(j)|与20log|H(j)| (dB)之间关系如表14-l所
与20 dB/十倍频成比例。以上两条直线交点的坐标为(l，
0dB)，对应的频率C称为转折频率。
图 14-8
当=C时，20log|H(jC)|=-3dB，我们说此高通滤波 电路的带宽从C 到∞。从图(c)可见，该高通滤波电路的相 移角度从90°到0°之间变化，当=C时，()=45。
滤波器的基本知识
(三) 滤波器的主要特性指标 1、特征频率：
①通带截频: fp=wp/(2)为通带与过渡带边界点的 频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的 下限。
②阻带截频: fr=wr/(2)为阻带与过渡带边界点的 频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人 为规定的下限。
③转折频率: fc=wc/(2)为信号功率衰减到1/2(约 3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带 或阻带截频。
滤波器的基本知识
（二）模拟滤波器的频率特性
模拟滤波器的传递函数H (s)表达了滤波器的输入 与输出间的传递关系。H ( jω ) 表达了在单位信号 输入情况下的输出信号随频率变化的关系，称为 滤波器的频率特性函数，简称频率特性。
频率特性H ( jω )是一个复函数，其幅值A (ω )称 为幅频特性，其幅角φ (w)表示输出信号的相位相 对于输入信号相位的变化，称为相频特性。
对图(a)所示 RC串联电路，电阻电 压对输入电压的转移电压比为
H
(
j)
U 2 U1
R R 1
jRC 1 jRC
jC
令
ω
C
1 RC
τ1
(14 12)
将上式改写为 其中
图 14-8
波特图如图所示，该曲线表明图14-8(a)电路具有高通
滤波特性。由此可见，当>C时，曲线近乎一条平行于横 坐标的直线，当<<C时，曲线趋近于一条直线，其斜率
滤波器设计
主要内容
模拟滤波器的基本概念 模拟滤波器的传递函数与频率特性 滤波器的主要特性指标 一阶RC滤波器 二阶RC滤波器 LC滤波器简述
一、滤波器的基本知识
1、功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或运算 处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的 功能。
2、类型：
– 按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器
r1
Kp
c1p1 p2 c2
r2
p1 c1 r1 r 2 c2 p2
图1、滤波器分类
滤波器的基本知识
（一）模拟滤波器的传递函数
模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。传递函 数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。
经分析，任意个互相隔离的线性网络级联后，总的 传递函数等于各网络传递函数的乘积。这样，任构成。
= w0 /△w。式中的△w为带通或带阻滤波器的
3dB带宽， w0为中心频率，在很多情况下中心 频率与固有频率相等。
RC电路的频率特性
一、一阶RC低通滤波电路
图14－6(a)所示RC串联电路， 其负载端开路时电容电压对输入电 压的转移电压比为
1
H
(
j
)
U 2 U 1
jC
R 1
1
1 jRC
近似。
20 log
|
H
(
j)
|
10 log 1
C
2
(14 11)
当<C时
20log | H ( j) | 0 是平行横坐标的直线
当>>C时
20 log
|
H
(
j )
|
20 log
C
20 log
20log C
滤波器的基本知识
(三)滤波器的主要特性指标 ④固有频率: f0=w0/(2)为电路没有损耗时，滤波
器的谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。
2、增益与衰耗
滤波器在通带内的增益并非常数。 ①对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益；
高通指w→∞时的增益；带通则指中心频率处的 增益。
滤波器的基本知识
– 按功能分：低通、高通、带通、带阻
– 按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元 件构成的无源滤波器、RC有源滤波器
– 按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、 高阶
滤波器的分类
A()
A()
Kp
Kp
Kp
Kp
p c r
O
r cp
A()
Kp
A()
Kp
Kp
O
示。
表14-l 比值 A与分贝数的关系
A
0.01 0.1 .707 1
2
10 100 1000
20logA/dB -40 -20 -3.0 0
6.0 20
40
60
图 14-6
由式(14－9)和(14－10)画出的波特图如图14－7所示
图 14-7
图 14-7
采用对数坐标画频率特性的另一个好处是可用折线来
jC
令
ωC
1 RC
1
图 14-6(a)
(14 7)
将上式改写为 其中
根据式(14－9)和(14－10)画出的幅频和相频特性曲线， 如图14-6(b)和(c)所示。曲线表明图14-6(a)电路具有低通滤 波特性和移相特性，相移范围为0°到 -90°。
图 14-6
电子和通信工程中所使用信号的频率动态范围很大，
②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义 为增益的倒数。
③通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大 变化量，如果△Kp以dB为单位，则指增益dB 值的变化量。
滤波器的基本知识
3、阻尼系数与品质因数
阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻 尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。 阻尼系数的倒数称为品质因数，是评价带通与 带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标，Q