无源低通滤波器分析

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低通滤波器实验报告

低通滤波器实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除低通滤波器实验报告篇一:绝对经典的低通滤波器设计报告经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:20XX.12.10目录第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1Rc低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为xc无限大。

当输入频率增加时,xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为:因为在=为:时,xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述这些计算说明当xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图图3-一阶Rc实物电路原理图电路参数:c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源Rc滤波器电路,我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:篇二:低通滤波器的设计沈阳航空航天大学课程设计(说明书)班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程名称电子技术综合课程设计院(系)专业班级学号姓名课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:年月日至年月1日课程设计的内容及要求:一、设计说明设计一个低通滤波器。

低通滤波器电路设计与实现

低通滤波器电路设计与实现

低通滤波器电路设计与实现一般来说,低通滤波器可以分为无源滤波器和有源滤波器两种。

无源滤波器是由被动元件(如电阻、电容、电感)构成的电路,直接利用被动元件的特性去除高频信号。

有源滤波器则在无源滤波器的基础上加入了主动元件(如运算放大器),增强了滤波器的性能和稳定性。

下面我们以RC无源低通滤波器为例,详细介绍低通滤波器的设计与实现。

RC无源低通滤波器是一种常见的一阶滤波器,由一个电阻R和一个电容C组成。

其基本原理是利用电容的电压延迟特性和电阻的阻性特性来实现滤波的目的。

首先,在设计RC无源低通滤波器时,首先需要确定滤波器的截止频率。

截止频率是指信号通过低通滤波器后,其幅频特性下降到-3dB时的频率。

通常情况下,截止频率可根据应用需求确定。

接下来,我们可以根据截止频率来选择合适的电容C和电阻R的数值。

根据RC滤波器的截止频率公式fc=1/(2πRC),可以得知,电容和电阻的数值越大,截止频率越低。

因此,在选择电容和电阻时,需要根据截止频率的要求来确定。

例如,假设我们要设计一个截止频率为1kHz的RC无源低通滤波器。

为了简化计算,假设我们选择电容为1μF,求解电阻的数值。

根据截止频率公式fc=1/(2πRC),我们可以得到R=1/(2πfc*C)。

代入数值,可得R=1/(2π*1000*1*10^-6)=159.2Ω。

因此,我们可以选择最接近该数值的标准电阻值,如160Ω。

在确定好电容和电阻的数值后,我们可以按照如下的图示,将它们组装成一个低通滤波器电路。

```---R------C---```在这个电路中,信号通过电容C后,会在电阻R上形成输出电压。

由于电容对高频信号的通过能力较差,高频成分将被滤除。

而对于低频信号,电容的阻抗相对较低,可以使其更容易通过。

因此,该电路实现了低通滤波的功能。

需要注意的是,实际电路中可能会存在元件的误差、电路的非理想性等因素,这些都可能会对滤波器的性能产生影响。

因此,在设计和实现低通滤波器时,需要对元件进行精确的选取和调试,并结合实际情况进行性能的评估和优化。

无源低通滤波器及设计

无源低通滤波器及设计

无源低通滤波器设计一、技术指标通带允许起伏:-1dB 0≤f ≤5kHz 阻带衰减: ≤-15dB f ≥10kHz二、设计原理本设计采用巴特沃斯(Butterworth)滤波器。

巴特沃斯滤波器是最基本的逼近函数形式之一,它的幅频特性H(j ω)的模平方为222)(11)(⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛ωω+=ωN c j H式中,N 是滤波器的阶数;c ω是滤波器的截止角频率,当c ω=ω时,21)(2=ωj H 。

不同阶次的巴特沃斯滤波器特性如图所示,这一幅频特性具有以下特点:图1 巴特沃斯滤波器幅频相应(1) 最大平坦性:在ω=0点,它的前(2N-1)阶导数为零,即滤波器在ω=0附近一段范围内是非常平直的,它以原点的最大平坦性来逼近理想低通滤波器。

(2) 通带和阻带的下降的单调性,具有良好的相频特性。

(3) 3dB 的不变性:随着N 的增加,通带边缘下降越陡峭,越接近理想特性。

但无论N 是多少,幅频特性都经过-3dB 点。

当c ω>ω时,特性以20NdB/dec速度下降。

三、设计步骤(1) 求滤波器阶数N由给定的技术指标写出滤波器幅频特性)(ωj H 在srad p /10523⨯⨯=πω和s rad s /101023⨯⨯=πω两特定点的方程:⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=+=-=+=15))(11lg(20)(lg 201))(11lg(20)(lg 2022Nc s sN c p p j H j H ωωωωωω 联立方程,消去C ω,求解NN =log 10(101510−110110−1)2log 10(105)=3.4435取整后得到要求的阶数N=4。

(2) 求衰减为-3dB 的截止角频率cω,将N=4代入)(s j H ω的表达式得到∣H(j ωs )∣=√1+(2π×10×103ωc)2×4=10−1520即srad c /4306211010102815203=-⨯⨯=πω(3) 求滤波器的系统函数H 。

无源低通滤波器的设计

无源低通滤波器的设计

无源低通滤波器的设计设计一个无源低通滤波器的过程主要分为以下几个步骤:确定滤波器的参数、选择电路结构、计算元件值、仿真验证、制作电路板、测试和调整。

第一步:确定滤波器的参数在设计无源低通滤波器之前,需要明确滤波器的参数。

主要包括截止频率(Cutoff frequency)、通带增益(Passband gain)、阻带衰减(Stopband attenuation)等。

第二步:选择电路结构常见的无源低通滤波器电路结构主要有以下几种:RC滤波器、RL滤波器、LC滤波器、L的母线滤波器等。

根据滤波器的参数选择适合的电路结构。

第三步:计算元件值选定电路结构后,根据所需的截止频率和元件参数,通过计算得到所需的电阻、电容和电感的值。

例如,对于RC低通滤波器,可以使用以下公式计算电容和电阻的取值:R = 1 / (2πfc)C = 1 / (2πfcR)其中,R为电阻的阻值,C为电容的大小,f为截止频率。

第四步:仿真验证在制作实际电路之前,可以使用电子仿真软件对设计的滤波器进行验证。

通过输入不同频率的信号,观察输出信号的频谱分布,确保滤波器的性能满足设计要求。

第五步:制作电路板在经过仿真验证后,可以开始制作滤波器电路板。

根据计算得到的元件值,进行焊接和组装。

第六步:测试和调整制作完成后,对滤波器进行测试。

可以输入不同频率的信号,观察滤波器的输出。

如果滤波器的实际性能与设计要求不符,可以根据实际情况进行调整,如更换电阻、电容等元件的值,或者修改电路结构等。

总结:无源低通滤波器的设计需要先确定滤波器的参数,选择适合的电路结构,计算所需的元件值,进行仿真验证,制作电路板,最后进行测试和调整。

这个过程需要考虑滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等参数,以及元件的可获得性和实际电路的性能。

通过反复调试和优化,最终设计出满足要求的无源低通滤波器。

低通无源滤波器设计详细

低通无源滤波器设计详细

低通无源滤波器设计详细
滤波器的分类
滤波器可以根据其功能波形分为几类:高通、低通、带通、带阻等滤波器。

低通滤波器
低通滤波器以低频段为重点,将高频段的信号减弱或滤除而得到的滤波器,它可以有效地去除高频信号中的噪声。

通常用于网络过滤应用,能够有效地抑制高频率的干扰。

低通滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器。

无源滤波器
无源滤波器是由电感器和电容器组成的电路,不需要使用电源,其本质是一个振荡系统,将信号通过一组电感电容滤波,保留低频部分信号,抑制高频部分信号。

无源低通滤波器的设计
无源低通滤波器的基本设计电路是由电容C1和电感L1构成,它们并联组成的RLC共振电路。

这个共振电路有一个主要频率,它将过滤掉所有频率比该频率低的衰减信号,实现低通滤波的作用。

电路的电性能如下:
电容C1:为滤波器提供高阻抗,限制高频电路电流流过,而低频电路电流可以通过。

电容C1的选择和滤波频率有关,它的尺寸越大,滤波频率越低。

电感L1:滤除低频电路电流,阻止低频信号从原来的路径流过,而高频的信号可以通过电感L1中。

无源滤波器实验总结

无源滤波器实验总结

无源滤波器实验总结
无源滤波器是一种利用无源元件(如电阻、电容和电感)构成的电路来实现信号的滤波功能的电路。

无源滤波器实验中,我们可以通过改变电阻、电容和电感的数值来调节滤波器的频率响应。

在实验中,利用无源滤波器可以实现低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等功能。

通过调节电阻、电容和电感的数值,可以改变滤波器的截止频率、增益和带宽等参数,从而实现对特定频率范围内的信号进行滤波。

无源滤波器实验的总结如下:
1. 低通滤波器实验:通过调节电容或电感的数值,实现对低频信号的透通,对高频信号的衰减。

当电容或电感的数值增大时,滤波器的截止频率会减小,滤波效果会更加明显。

2. 高通滤波器实验:与低通滤波器相反,高通滤波器实现对高频信号的透通,对低频信号的衰减。

同样通过调节电容或电感的数值,可以改变滤波器的截止频率。

3. 带通滤波器实验:带通滤波器可以选择一个频率范围内的信号进行透通,剩余频率范围的信号进行衰减。

通过调节电容和电感的数值,可以改变滤波器的中心频率和带宽。

4. 带阻滤波器实验:带阻滤波器实现对一个频率范围内的信号进行衰减,其他频率范围的信号进行透通。

同样通过调节电容
和电感的数值,可以改变滤波器的中心频率和带宽。

通过无源滤波器实验,我们可以了解无源滤波器的基本原理和特性。

同时,实验还可以帮助我们理解滤波器的频率响应特性,掌握滤波器设计和调节技巧。

无源滤波器在信号处理和电子电路设计中有着广泛的应用,掌握其原理和实验方法对于工程师和科研人员来说是非常重要的。

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

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。

无源滤波器和有源滤波器实验报告

无源滤波器和有源滤波器实验报告

无源滤波器和有源滤波器实验报告无源滤波器和有源滤波器实验报告引言滤波器在电子领域中起着至关重要的作用,它可以帮助我们去除信号中的噪声,提高信号的质量。

无源滤波器和有源滤波器是两种常见的滤波器类型,它们在电路结构和性能特点上有所不同。

本实验旨在通过搭建无源滤波器和有源滤波器电路,比较它们的滤波效果和特点。

实验一:无源滤波器无源滤波器是由被动元件(如电阻、电容、电感)构成的滤波电路。

在本实验中,我们选择了RC低通滤波器进行研究。

1. 实验目的通过搭建RC低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。

2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、电阻、电容、示波器等。

b. 搭建电路:按照电路图连接电阻和电容,接入电源和示波器。

c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。

d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。

3. 实验结果通过实验观察,我们得到了RC低通滤波器的频率响应曲线。

在低频情况下,输出信号基本与输入信号保持一致;而在高频情况下,输出信号的幅度会逐渐降低,起到了滤波的作用。

这是因为电容器在高频情况下的阻抗较小,导致信号通过电容器的路径而绕过电阻。

实验二:有源滤波器有源滤波器是由主动元件(如运算放大器)和被动元件组成的滤波电路。

在本实验中,我们选择了Sallen-Key低通滤波器进行研究。

1. 实验目的通过搭建Sallen-Key低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。

2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、运算放大器、电阻、电容、示波器等。

b. 搭建电路:按照电路图连接运算放大器、电阻和电容,接入电源和示波器。

c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。

d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。

3. 实验结果通过实验观察,我们得到了Sallen-Key低通滤波器的频率响应曲线。

与RC滤波器相比,Sallen-Key滤波器具有更好的滤波效果和增益稳定性。

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无源低通滤波器分析一、研究目的滤波器是一种选择装置,它对输入信号处理,从中选出某些特定信号作为输出。

如果滤波器主要由无源元件R、L、C构成,称为无源滤波器。

滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

针对电气专业的实际特点,文中主要对无源低通滤波器进行分析讨论,并希望总结出无源滤波器在实际工程应用中的相关选用原则。

要求:1、分析讨论无源低通滤波器的各基本形式;2、通过仿真测试滤波器实际效果并分析结果;3、总结滤波器选用原则和体会二、滤波器类型简介无源滤波器通常是以L-C、R-C等无源器件组成的一种只允许通过给定的频带信号而阻止其它频率信号通过的选频网络。

工业电源中一般把400HZ以下的电源称为工频电源,400-10KHZ的电源称为中频电源,10KHZ以上称为高频电源。

用于交流电源输入端滤除电源网络中高频干扰的低通滤波器,整流电路中用于滤除纹波的平滑滤波器,用于抑制放大器产生低频振荡为目的的电源去耦滤波器等,都属于无源滤波器的范畴。

而RC电路多用于低频、功率输出较小的场合,LC电路适用于高频应用场合。

按滤波器结构分类,常用的基本形式有L型、倒L型、T型、π型等电路形式。

图1、L型、倒L型、T型、π型电路形式三、滤波元件特性常用元器件低频特性和高频特性:图2、元器件低频特性和高频特性图电感L的基本特性为通直阻交,电路中具有稳定电流的作用。

高频时电感的阻抗与频率呈现如下关系图3、电感高频特性图电容C的基本特性为通交阻直,电路中具有稳定电压的作用。

按功能可分为1、旁路电容2、去耦电容3、滤波电容。

高频时电容的阻抗与频率呈现如下关系:图4、电容高频特性图滤波电容不是理想的低通滤波器,存在ESL和ESR,是以自谐振点为中心的带通滤波器。

同为0805封装的陶瓷电容,0.01μf的电容比0.1μf的电容有更好的高频滤波特性,实际使用中要注意选择合适的电容。

第四章滤波器仿真环境本文的仿真使用电路仿真软件Multisim,图为部分Multisim仿真电路:图5、电路仿真部分原理图第五章无源低通滤波器分析与仿真滤波器的输出与输入关系常常通过电压转移函数H(S)来描述,电压转移函数又称为电压增益函数,它的定义为T(s)=U o(s)U i(s)(1-1)式中U O(S)、U i(S)分别为输出、输入电压的拉氏变换。

在正弦稳态情况下,S=jω,电压转移函数可写成T(jω)=U o(jω)U i(jω)=|T(jω)|e jφ(ω)(1-2)式中|H(jω)|表示输出与输入的幅值比,称为幅值函数或增益函数,它与频率的关系称为幅频特性;φ(ω)表示输出与输入的相位差,称为相位函数,它与频率的关系称为相频特性。

幅频特性与相频特性统称滤波器的频率响应。

滤波器设计中,我们将截止频率ωc用来说明电路频率特性指标的特殊频率。

当保持电路输入信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍。

RC网络L型RC滤波其电压转移函数为T(s)=1sCR+1sC=1RCs+1(1-3)令T=RC,该电路电压转移函数仅有一个单阶极点,在s平面的负实轴上。

其幅频特性|T(jω)|=√T2ω2+1,(1-4)相频特性φ(ω)=−tan−1(ω),(1-5)当ω=0时,|T(jω)|→1,即滤波器对直流信号不衰减;当ω→ωc时,|T(jω)|→√22,当ω→∞时,|T(jω)|→0,高频信号最终衰减至0。

当ω=0时,φ(jω)=0,当ω=ωc时,φ(jω)=−45°,当ω→∞时,φ(jω)=−90°相位最终滞后90。

式中截止频率ωc=1RC,该电路为一阶惯性环节,T越大,放电越慢,脉动越小,即滤波效果越好。

(注:该电压转移函数是当负载阻抗R L≥R时,得到的近似电压转移函数。

)倒L型RC滤波T(s)=1sC1sC=1(1-6)输入端理想条件下无输出阻抗,则该电路相当于单电容滤波,实际上由于输入端都存在输出阻抗,则相当于一阶RC滤波,只是时间常数T较小,同时该电路右端的电阻R与负载阻抗进行分压,消耗能量,故该电路不常用。

T型RC电路T(s)=1sCR1+1sC=1R1Cs+1(1-7)由R、C元件组成滤波电路,T型低通滤波器的电压转移函数同样是一阶惯性环节,滤波其效果和L型相似,主要是改变了滤波器两端的输入和输出阻抗。

它是一个双向的滤波器,也减小了输出对输入的干扰,该电路主要应用在低频环境,意义不大。

图为T型滤波器的波特图,从图中可以看见其截止频率大致为320Hz,与理论值相仿,相位最终滞后90o图5.1 T 型滤波器的波特图π型RC 电路考虑输入端阻抗R dT (s )=1R d RC 1C 2s 2+[R d C 1+RC 2+R d C 2]s+1(1-8)由于输入端一般存在较小的输出阻抗R d ,π型RC 滤波器实际上相当于一个二阶低通滤波器,C 1和输入端的输出阻抗R d 构成一级滤波,一般C 1取值较小,初步滤除交流分量,经一级滤波后还有一定的交流分量;再由R 和C 2组成第二级滤波,再次减小纹波。

它也改变了滤波器两端的输入和输出阻抗。

一个二阶振荡环节,其幅频特性为以-40db 衰减,相频特性为最终滞后180o二阶L 型RC 滤波T (s )=1T 1T 2s 2+[T 2(1+R1R 2)+T 1]s+1(1-9)其中T 1=R 1C 1,T 2=R 2C 2化为二阶低通滤波器的电压转移函数一般表达式T (s )=Ks 2+(ωoQ )s+ωo2 (1-10)其中K=1T1T 2,ωo =√T T ,Q=(1+R1R 2)1T 1+1T2,当R 1=R 2,C 1=C 2时,K=1(RC)2,ωo =1RC,Q=3RC为一个二阶振荡环节,其幅频特性为以-40db 衰减,相频特性为最终滞后180o当RC滤波器阶数较高时,虽然滤波效果更好,但分压效果明显,能量损耗加大,所以RC滤波器阶数一般不会太高。

下面在Modelsim环境下搭建电路,仿真结果如下:图5.2、L型10Ω,0.33μf图5.3 倒L型滤波器0.33μf,10Ω图5.4 T型 10Ω,0.33μf图 5.5 π型电路0.33μf,10Ω,0.33μf图5.6 二阶RC电路0.33μf,10Ω,0.33μf ,10Ω测试中我使用了10KHz 的幅值20V 的正弦波和1MHz 幅值1V 的锯齿波干扰进行测试。

设置f C =50KHz ,其中π型滤波器将电源输入端等效阻抗设置为0.1Ω,其他电路未设置等效电路。

实际电路中还要考虑负载电阻对滤波电路的影响。

由于RC 滤波电路中R 的取值一般较小,则负载电阻对滤波电路影响相对较小,仿真中没有设置负载电阻。

从表格中,我们可以发现二阶RC 滤波器滤波效果最好明显优于一阶RC 滤波器,其次是π型滤波器,再次是L 型滤波器,由于是RC 电路,T 型滤波器为一阶滤波器效果与L 型滤波器相似。

结果说明滤波器阶数越高,滤波效果越好,单阶L 型、倒L 型、T 型的噪声衰减较慢,而二阶RC 滤波衰减则较快。

实际中常常串联成多阶RC 滤波器,根据噪声的滤除情况一级一级串联。

但由于电阻直流分压的原因一般不超过三阶 。

LC 网络L 型LC 滤波其电压转移函数为T (s )=R L //(1sC)sL+[R L //(1sC)]=1LCs 2+LR Ls+1 (1-11)转换成标准形式T (s )=ωo 2s 2+ωo Qs+ωo 2(1-12)式中R L 为负载阻抗,谐振频率ωo =√LC, Q=12ζ=R L √CL 为低通滤波器的品质因数,Q 电路的选择性越强。

根据自控理论,若Q ≥0.5,ζ≤1,此时滤波器工作于“欠阻尼”状态,若 Q ≤0.5,ζ≥1,则滤波器工作组“过阻尼”状态,若Q=0.5,ζ=0.5则滤波器工作组“临界阻尼”状态,若Q=0.707,ζ=0.707,超调量<5%,调节时间最短,为最佳阻尼比,电路具有最佳平坦响应。

LC 二阶低通滤波网络参数设计时,若期望最佳平坦响应,应使滤波网络的品质因数Q 接近0.707.从品质因数的表达式中,可以看出负载阻抗对于品质因数有很大影响,无源滤波器滤波效果受负载影响极大。

根据滤波器阻抗失配选择原理,L 型滤波器适用于高频时输入端阻抗较小、负载阻抗较大的场合。

按照定K 型滤波器进行设计L =R/(2π×fc ) (1-13) C =1/(2π×fc ×R ) (1-14) 式中信号的截止频率fc ,负载阻抗R=√LC 。

L 、C 值计算只能是近似的,噪声滤波器对噪声的抑制效果实际上往往由实验确定。

按照定K 型滤波器进行设计,可以看出其品质因数Q=1。

除定K 型设计滤波器以外,还有其他设计算法如巴特沃思、切比雪夫等,不同的设计方法L 、C 的值将不同。

该电路在DC-DC BUCK 电路中有应用。

倒L 型LC 滤波其电压转移函数为T (s )=R LR D LCs 2+Ls+(R L +R D )(1-15)考虑输入端阻抗R D 和负载阻抗R L ,倒L 型LC 滤波器构成二阶振荡环节,幅频特性为以-40db/dec 衰减,相频特性为最终滞后180o ,效果与L 型LC 滤波器类似,但R D 一般较小所以滤波效果不及L 型LC 滤波器。

倒L 型滤波器适用于高频时输入端阻抗较大、负载阻抗较小的场合。

T 型LC 滤波其电压转移函数为T (s )=R LL 2Cs 3+R L LCs 2+2sL+R L(1-16)T 型LC 滤波器可通过L 型LC 电路与单L 电路串联构成,是三阶滤波器,信号幅频特性为以-60db/dec 衰减。

按照定K 型滤波器进行设计L =R/(2π×fc ) C =1/(π×fc ×R ) 式中信号的截止频率fc ,负载阻抗R=√LC如果设计两个电感L 相等,当放电时L 、C 和右端的L 向R L 放电,由于两个L 的值相等,所以电流变化比较平稳,C 两端电压变化也比较平稳。

所以电路电压的纹波很小。

所以一般两个L 设计为一样。

T 型滤波器适用于高频时输入端阻抗和负载阻抗均较小的场合π型LC 滤波 其电压转移函数为T (s )=R LLC 2R D R L s 3+LC(R D +R L )s 2+(2CR D R L +L )s+(R D +R L )(1-17)π型LC 滤波器是一个三阶滤波器,理论上幅频特性为以-60db/dec 衰减。

其波特图为图5.7 π型Lc滤波器波特图按照定K型滤波器进行设计L=R/(π×fc)C=1/(2π×fc×R)。

式中信号的截止频率fc,负载阻抗R=√LC如果设计两个电容C相等,则当电路充电时两个电容两端电压大致相等,而放电时它们同时向R L放电,由于电压相等,故放电比较平稳,有利于纹波减小。

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