无源低通滤波器分析报告
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。
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。
低通滤波器 实验报告

低通滤波器实验报告低通滤波器实验报告引言:低通滤波器是一种信号处理中常用的滤波器,它能够通过滤除高频信号,使得低频信号能够更好地传递。
在本次实验中,我们将通过搭建一个低通滤波器电路来验证其滤波效果,并探讨其在实际应用中的意义。
实验目的:1. 了解低通滤波器的基本原理和工作方式;2. 掌握低通滤波器的搭建方法;3. 验证低通滤波器的滤波效果;4. 探讨低通滤波器在音频处理、图像处理等领域的应用。
实验装置和材料:1. 函数信号发生器;2. 电阻、电容、电感等元件;3. 示波器;4. 电源;5. 连接线等。
实验步骤:1. 搭建低通滤波器电路,根据实验要求选择合适的电阻、电容和电感等元件;2. 连接信号发生器的输出端与滤波器电路的输入端,连接示波器的输入端与滤波器电路的输出端;3. 调节信号发生器的频率和幅度,观察示波器上输出波形的变化;4. 记录实验数据,包括输入信号的频率和幅度,以及滤波器输出信号的频率和幅度;5. 分析实验结果,验证低通滤波器的滤波效果;6. 结合实际应用场景,探讨低通滤波器的应用意义。
实验结果与分析:通过实验观察和数据记录,我们可以得出以下结论:1. 当输入信号的频率超过低通滤波器的截止频率时,滤波器会滤除部分高频信号,使得输出信号的频率降低;2. 随着输入信号频率的逐渐增加,输出信号的幅度逐渐减小,表明低通滤波器对高频信号的衰减效果较好;3. 在滤波器的截止频率附近,输出信号的幅度变化较大,这是由于低通滤波器的频率响应特性所致。
实际应用:低通滤波器在实际应用中有着广泛的应用,下面以音频处理和图像处理为例进行说明。
音频处理:在音频处理中,低通滤波器可以用来消除噪声和杂音,提高音频信号的质量。
例如,在音乐录音过程中,为了保持原始音频信号的纯净度,可以使用低通滤波器滤除高频噪声,使得音频更加清晰。
图像处理:在图像处理中,低通滤波器可以用来平滑图像,去除图像中的高频细节,使得图像更加柔和。
有源无源滤波器实验报告

有源无源滤波器实验报告有源无源滤波器实验报告引言:滤波器是电子电路中常见的一个组件,它可以根据不同的频率特性来选择性地通过或者阻断信号。
有源滤波器和无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上有所不同。
本实验旨在通过实际搭建电路并进行测试,比较有源滤波器和无源滤波器的特性和性能。
实验材料和方法:本实验使用的主要材料包括电阻、电容、电感、运放等。
实验中,我们将分别搭建有源低通滤波器和无源低通滤波器电路,并通过示波器观察和记录其频率响应曲线。
实验过程和结果:1. 有源滤波器实验首先,我们搭建了一个有源低通滤波器电路。
该电路由一个运放和几个电阻、电容组成。
我们通过改变电容的值,观察了滤波器的截止频率对输出信号的影响。
实验结果显示,当截止频率较低时,滤波器能够有效地滤除高频噪声,输出信号更为稳定。
但当截止频率较高时,滤波器的效果变差,输出信号中的高频成分较多。
2. 无源滤波器实验接下来,我们搭建了一个无源低通滤波器电路。
该电路由电阻和电容组成,没有运放等主动元件。
同样地,我们改变了电容的值,并观察了滤波器的截止频率对输出信号的影响。
与有源滤波器相比,无源滤波器的效果稍差。
在截止频率较低时,无源滤波器能够滤除一部分高频噪声,但仍有一些高频成分通过。
而在截止频率较高时,无源滤波器的滤波效果几乎可以忽略不计。
3. 比较和分析通过对比两种滤波器的实验结果,我们可以得出以下结论:(1)有源滤波器的性能优于无源滤波器。
有源滤波器通过运放等主动元件的放大作用,能够更有效地滤除高频噪声,输出信号更为纯净。
(2)无源滤波器虽然性能较差,但在一些简单的应用场景中仍然具有一定的实用性。
由于无源滤波器的结构简单,成本低廉,可以满足一些对滤波效果要求不高的应用需求。
(3)在实际应用中,我们需要根据具体的需求和预算来选择合适的滤波器类型。
如果对滤波效果有较高要求,有源滤波器是更好的选择;而对于一些预算有限的应用,无源滤波器可以作为一种经济实用的替代方案。
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摘要:无源低通滤波器应用范围十分广泛。
本文分别就无源低通滤波器中RC 滤波器和LC 滤波器的电路结构和传递函数进行分析后,设计出截止角频率为10Krad/s 的无源低通滤波器,并利用Matlab 下的simulink 环境进行仿真,比较滤波器的滤波效果。
关键词:RC 滤波器;LC 滤波器;Matlab0. 引言滤波器是一种用来消除干扰的器件,有能力进行信号处理的装置可以称为滤波器。
无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高等优点,如何合理地设计和优化其参数,对保证电网谐波治理和无功补偿的效果,提高系统的整体性能起着十分重要的作用。
滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻四种。
低通滤波器允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声;高通滤波器允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量;带通滤波器它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声;带阻滤波器抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。
1.无源低通滤波器类型及其特性分析1.1RC 滤波器无源RC 低通滤波器的组成元件为电阻R 与电容C 。
1.1.1 一阶RC 低通滤波器一阶RC 低通滤波器的电路如图1-1所示。
图1-1 一阶RC 低通滤波器由拉普拉斯变换法分析线性电路知该系统传递函数()G S 为:11()1SC G S RCS R SC==++(1-1) 取S j ω=,得:1()1G jw jRC ω=+ 令T=RC,则:幅频特性()A ω=,相频特性()arctan()T ϕωω=-故,当ω很小时,A(ω)→1,信号几乎不衰减;当ω很大时,A(ω)→0,信号几乎完全被衰减,不能通过。
当增益的分贝数下降3dB时,即()A ω==,得到截止频率c ω,此时c T ω=1,1/c RC ω=.令c ω=10Krad/s,R 取100Ω,C 取1F μ,则1()0.00011G S S =+.利用matlab 仿真软件,得到波特图如图1-2所示。
低通滤波器实验报告

一、实验目的1. 了解低通滤波器的基本原理和设计方法;2. 掌握低通滤波器的性能指标,如截止频率、通带增益、阻带衰减等;3. 学会使用实验仪器对低通滤波器进行测试和调整;4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理低通滤波器是一种允许低频信号通过而抑制高频信号的电子滤波器。
根据滤波器的设计方法,低通滤波器可分为有源低通滤波器和无源低通滤波器。
1. 有源低通滤波器:由运算放大器、电阻和电容等元件组成,具有电路简单、易于调整等优点。
其基本原理是利用电容的充放电特性来实现信号的低通功能。
2. 无源低通滤波器:由电阻和电容等元件组成,无源滤波器不具备放大作用,但其电路结构简单,成本较低。
其基本原理是利用电容和电阻的阻抗特性来实现信号的低通功能。
三、实验仪器与设备1. 信号发生器:提供不同频率和幅值的正弦波信号;2. 示波器:观察和分析滤波器输出信号的波形和幅度;3. 函数信号发生器:提供正弦波、方波、三角波等信号;4. 电阻、电容等元件:组成低通滤波器电路;5. 万用表:测量电路中的电压和电流。
四、实验内容与步骤1. 设计有源低通滤波器电路,确定滤波器参数(截止频率、通带增益等);2. 组装电路,连接信号发生器和示波器;3. 输入不同频率的正弦波信号,观察滤波器输出信号的波形和幅度;4. 调整电路参数,使滤波器满足设计要求;5. 测量滤波器的性能指标,如截止频率、通带增益、阻带衰减等;6. 对实验结果进行分析和总结。
五、实验结果与分析1. 有源低通滤波器电路如图1所示,其中R1、R2、C1、C2为电路元件。
图1 有源低通滤波器电路2. 输入频率为1kHz的正弦波信号,观察滤波器输出信号的波形和幅度。
如图2所示。
图2 输入频率为1kHz的滤波器输出信号3. 输入频率为10kHz的正弦波信号,观察滤波器输出信号的波形和幅度。
如图3所示。
图3 输入频率为10kHz的滤波器输出信号4. 调整电路参数,使滤波器满足设计要求。
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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UO (S)、Ui(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RL≥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+(ωo Q)s+ωo2 (1-10)其中K=1T1T 2,ωo =√T T ,Q=(1+R 1R 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 )=ωo2s 2+ωo Qs+ωo2 (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,由于电压相等,故放电比较平稳,有利于纹波减小。