电子技术基础-1.5 滤波电路的类型和应用.ppt

滤波电路的类型和应用 赤壁市机电信息技术学校杨展Email 492480981 将不同频率交流信号分开 让特定频段内的信号通过 而对其他频率范围内的信号抑制或衰减的过程 具有这种功能的电路称为滤波器 1 滤波的定义 一 滤波的概念 2 滤波器的分类 1 按内部是否有电源和有源器件 有源滤波器 一般由集成运放和RC网络组成 由电源向集成运放提供能量 无源滤波器 一般由电容 电感 电阻等无源元件构成 一 滤波的概念 2 按幅频特性 低通滤波器 LowPassFilter 通低频阻高频 高通滤波器 HighPassFilter 通高频阻低频 带通滤波器 BandPassFilter 通中频阻高 低频 带阻滤波器 BandEliminationFilter 通高 低频阻中频 通带 阻带 通带 阻带 通带 阻带 通带 阻带 通带 阻带 一 滤波的概念 3 几种常见无源滤波电路结构 一 滤波的概念 4 电容 电感的性质 1 对电流也有阻碍作用 分别称为容抗和感抗 交流电频率f越高 XC越小 f越小 XC越大 所以电容在交流电路中的作用是通高频阻低频 交流电频率f越高 XL越大 f越小 XL越小 所以电感在交流电路中的作用是通低频阻高频 2 当两端电压增大时 电容 电感从电源取用能量 称为充电 当两端电压减小时 电容 电感向电源放还能量 称为放电 3 充放电的持续时间称为时间常数 一 滤波的概念 5 电容充放电过程的微观分析 1 充电过程 由于电荷量增加 由C Q U知 U Q C 电压U增大 电位差为零时 U E 电位差较大时电流较大 电位差减小时电流减小 电位差为0时电流为0 结论 电容器在充电过程中 电容器两端电压由小变大 最后等于电源电压 而电流却由大变小 最后变为零 t iC uc 一 滤波的概念 5 电容充放电过程的微观分析 2 放电过程 在电场力作用下 两极板间的正负电荷不断中和 电容器上的电压随着放电而下降 直至两极板电荷完全中和 UC为 电位差较大时电流较大 电位差减小时电流减小 电位差为0时电流为0 结论 电容器在放电过程中 电容器两端的电压由大变小 最后变为零 放电电流也由大变小 最后变为零 t iC uc ic uc R 1 整流电路的输出为什么需要滤波 P17 二 几种整流滤波电路 2 电容和电感为什么可以构成滤波器 P17 3 几种常见的滤波器的电路结构 P17 1 电路结构 1 电容器半波整流滤波电路 二 几种整流滤波电路 v2为第一个正半周 当v2 vC时 VD截止 电容器对负载RL放电 RL中有电流 放电延续到下一个正半周 如图 c 所示 当v2 vC时 VD导通 对C充电 如图 b 所示 v2由0开始上升 但当v2 vC时 VD仍截止 v2为第二个正半周 2 工作原理 当v2 vC时 VD导通 继续对C充电 但因为电容器上有剩余电压 充电时间缩短 当v2 vC时 VD截止 电容通过RL放电 直流电流 负载上的直流电压近似等于输入电压v2的峰值V2m 即VO V2m 电容的充放电反复进行 直到电容器C上充电上升的电压等于放电下降的电压时 进入稳定状态 波形如图 d 所示 3 各电量波形图对应关系 t O uc 接通电源C充电 C放电时刻 C放电时刻 C充电时刻 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 D导通C充电 D截止C放电 D截止C放电 D导通C充电 T0 t1时刻 u2正半周增大 二极管正偏导通 电容器开始充电 uc开始增大 T1 t2时刻 u2过正半周最大值开始减小 但仍比uc大 二极管仍正偏导通 电容器仍继续充电 uc继续增大 t2时刻后 u2 uc 二极管截止 电容器开始放电 uc开始减小 t3 t4时刻 u2处于负半周u2 uc 二极管截止 电容器继续放电 t5时刻后 u2 uc 二极管开始导通 电容器开始充电 uc增大 t4时刻后 u2进入正半周 u2开始增大 在t5时刻前 仍有u2 uc 二极管继续截止 电容器开始继续放电 t5 t6时刻 u2 uc 二极管持续导通 电容器持续充电 uc增大 t6 t7时刻 u2 uc 二极管持续导通 电容器持续充电 uc增大 t7时刻后 u2 uc 二极管再次截止 电容器又开始放电 uc开始减小 4 充放电过程 1 电路结构和波形图 2 电容器全波整流滤波电路 二 几种整流滤波电路 2 各电量波形图对应关系 D1导通D2截止C充电 D1 D2均截止C放电 D1截止D2导通C充电 D1 D2均截止C放电 D1导通D2截止C充电 D1 D2均截止C放电 输出电压 平均值 全波整流电路输出的是全波脉动直流电 输入电压正负半周对电容C充电两次 充电方向相同 电容C对负载放电时间缩短 半波 VO V2 全波 VO 1 2V2 3 电路特点及计算公式 图示采用 型RC滤波电路的桥式整流器 1 型RC滤波电路 电路中C1的作用和上面讲的滤波作用相同 R和C2起进一步平滑作用 C2越大 效果越好 只是电阻R上的直流压降使输出电压降低 三 其他几种滤波电路简介 2 1单相整流电路 2 型LC滤波电路 图示为 型LC滤波电路 滤波作用最好 适用于负载电阻小 电流大 滤波电压要求比较高的场合 这种滤波电路线圈体积大 笨重 成本高 3 型LC滤波电路 图示为 型LC滤波电路 图中L为电感量很大的铁心线圈 使加到RL上的交流成分减小 所以这种滤波器的平滑滤波作用比RC滤波器好 三 其他几种滤波电路简介 4 电感滤波电路 图示为电感滤波电路 输出电压较平坦 适用于输出电流较大 负载变化较大的场合 二极管上的电流为连续波形 这种滤波电路线圈体积大 笨重 成本高 易引起电磁干扰 三 其他几种滤波电路简介 5 几种滤波电路对比 1 单相半波整流电路负载所获得的电压 电流是正弦半波 其电压平均值 整流二极管的极限参数选择 应使IVM IO VM 单相整流滤波电路小结 3 单相桥式整流电路为全波整流电路 在电源正 负半周时 两组电路轮流工作 所以二极管中的电流平均值仅为负载电流的一半 2 单相全波整流电路采用全波整流 使输出电压平均值提高一倍 即 全波整流电路的主要缺点是管子的耐压值需要提高一倍 电源变压器需要有中心抽头 因此元器件费用增加 4 滤波的目的在于滤去