RC无源滤波原理分析

1、1电路分类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 L 型、LCLC 滤波、LCTT型滤波和 RGtRGt 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RCRC 滤波，也被称作电子滤波器。无源滤波电路无源滤波电路的结构简单，易丁设计，但它的通带放大倍数及其截止频率都 随负载而变化，因而不适用丁信号处理要求高的场合。 无源滤波电路通常用在功 率电路中，比如直流电源整流后

2、的滤波，或者大电流负载时采用LCLC （电感、电容）电路滤波。有源滤波电路有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用丁信号处理要求高的场 合。有源滤波电路一般由 RCRC 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丁高电压大电流的场合，只适用丁信号处理。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届丁低 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：若信号频率趋丁零时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋丁无

3、穷大时电压放大倍数趋丁零，则为低通滤波器；反之,若信号频率趋丁无穷大时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋丁零时电压放大倍数趋丁零，则为高通滤波器；若信号频率趋丁零和无穷大 时电压放大倍数均趋丁零，则为带通滤波器；反之,若信号频率趋丁零和无穷大 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丁零， 则为带阻滤波器工作原理当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生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

4、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。在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在2RL3L时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤波效果愈好。另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角接近兀，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。RCRC 无源滤波器电路及其原理所谓的 RCRC 低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路， RCRC 低通滤波器电路在测试系统中，常用 RCRC 滤波器。因为在这一领域中，信号频

5、率相对来说不高。 而 RCRC 滤波器电路简单，抗干扰性强，有较好的低频性能，并且选用标准的阻容 元件易得，所以在工程测试的领域中最经常用到的滤波器是 RCRC 滤波器。1 1）一阶 RCRC 低通滤波器RCRC 低通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示。设滤波器的输入电压为 exex 输出电压为 ey,ey,电路的微分方程为:RC- & = edty这是一个典型的一阶系统。令 =RC,=RC,称为时间常数，对上式取拉氏变换，有:3或= 一诉+1+1其幅频、相频特性公式为:A/)=|W)|=-Jl +(点 #)分析可知，当 f f 很小时，A(f)=1A(f)=1，信号不受衰减的通

6、过;当 f f 很大时，A(f)=0,A(f)=0,信 号完全被阻挡，不能通过。同理，令=RC,=RC,对上式取拉氏变换，有:其幅频、相频特性公式为:j御弋4-12)2)一阶 RCRC 高通滤波器RCRC 高通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示。设滤波器的输入电压为 exex 输出电压为 ey,ey,电路的微分方程为:4I I2JZ/T攻/)=因(力|=r3胡r分析可知，当 f f 很小时，A(f)=0A(f)=0，信号完全被阻挡，不能通过；当 f f 很大时，A(f)=1A(f)=1 信号不受衰减的通过.3)RC3)RC 带通滤波器带通滤波器可以看作为低通滤波器和高通滤波器的申联，其电路及其幅频、相频特性如下图所示。rR-A心1墙 /1/2冗珏i2nt2 J/)= .-;_Ji + SW)2J1 +(成矽沪矶f)二。把上或二T这时极低和极高的频率成分都完全被阻挡， 不能通过；只有位丁频率通带内的信 号频率成分能通过。须要注意，当高、低通两级申联时，应消除两级耦合时的相互影响，因为后一级 成为前一级的 负载”，而前一级乂是后一级的信号源内阻.实际上两级问常用射 极输出器或者用运算放大器进行隔离. 所以实际的带通滤波器常常是有源的. 有 源滤波器由 RCRC 调谐网络和HIC1其幅频、相频特性公式为：H(s)H(s) = = H1(s)H1(s)