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滤波电路工作原理

时间:2019-07-27

整流电路输出的电压是单向脉动电压,不能直接用于电子电路。因此,应对输出电压进行滤波以消除电压中的AC分量,并成为用于电子电路的DC电源。在滤波器电路中,主要使用对交流电具有特殊阻抗特性的器件,例如电容器和电感器。本文分析了其各种形式的滤波电路。

一,滤波电路的类型

滤波电路主要有以下几种类型:电容滤波电路,是最基本的滤波电路; π型RC滤波电路; π型LC滤波电路;和电子滤波器电路。

二,过滤原则

1.单向脉动直流电压的特性

如图1(a)所示。它是单向脉动直流电压波形。从图中可以看出,电压的方向性始终是一致的,但它的电压幅度是波动的,即电压在时间轴上呈现周期性。变化,所以它是脉动的。

但是,根据波形分解原理,该电压可以分解不同频率的直流电压和一组交流电压,如图1(b)所示。在图1(b)中,虚线部分是单向脉动DC电压U.实线中的DC分量是UO中的AC分量。

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2.电容器滤波原理

根据以上分析,单向脉动DC电压可以分解为AC和DC两部分。在电源电路的滤波电路中,利用电容器“直通”的特性和储能特性,或利用“直通”的特性,可以滤除电压的交流分量。电感器。图2显示了电容滤波器的原理图。

图2(a)显示了整流电路的输出电路。在AC电压通过整流电路之后,输出单向脉动直流电,即电路中的UO。

图2(b)显示了电容滤波器电路。由于电容器C1相当于直流开路,因此从整流电路输出的直流电压不能通过C1接地,只有负载RL表示为RL。对于整流电路输出的交流分量,由于C1具有大容量和小容抗,因此交流分量通过C1流到地,不能加到负载RL上。因此,通过电容器C1的滤波从单向脉动直流电中取出所需的DC电压+ U.

滤波电容器C1的容量越大,对AC分量的容抗越小,并且负载RL上剩余的AC分量越小,滤波效果越好。

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3.归纳滤波原理

图3显示了电感滤波的原理图。由于电感器L1等于直流电路径,因此从整流电路输出的直流电压直接施加到负载RL。

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对于整流电路输出的AC分量,由于L1的大电感,电感很大,这极大地阻碍了AC分量并且阻止AC通过C1流到负载RL。因此,通过电感器L1的滤波从单向脉动直流电中取出所需的DC电压+ U.

滤波电感器L1的电感越大,对AC分量的感抗越大,并且保持在负载RL上的AC分量越小,滤波效果越好,但DC电阻也将增加。

三,π型RC滤波电路识别方法

图4显示了π型RC滤波器电路。电路中的C1,C2和C3为3个滤波电容,R1和R2为滤波电阻,C1,R1和C2组成第一π型RC滤波电路,C2,R2和C3组成第二π型RC滤波器。电路。由于该滤波器电路采用希腊字母π和电阻器或电容器的形式,因此称为π型RC滤波器电路。

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π型RC滤波器电路的原理如下:

(1)该电路的滤波原理是整流电路输出的电压首先由C1滤波,大部分交流分量滤除,然后加到由R1和C2组成的滤波电路中。 C2和R1的容抗构成分压电路。由于C2的容抗小,因此AC分量的部分电压衰减很大,实现了滤波目的。对于DC电源,由于C2具有DC阻断功能,因此R1和C2分压电路对DC没有分压衰减,因此DC电压通过R1输出。

(2)当R1的大小恒定时,增加C2的容量可以提高过滤效果。当C2容量恒定时,增加R1的电阻可以改善滤波效果。然而,滤波电阻器R1的电阻不应太大,因为流过负载的DC电流流过R1,并且在R1处发生DC电压降,这降低了DC输出电压Uo2。 R1的电阻越大,或者流过负载的电流越大,R1上的电压降越大,使得DC输出电压降低。

(3)C1是滤波电容的第一节,增加容量可以提高滤波效果。但是,当C1太大时,C1在启动时长时间充电。该充电电流流过整流二极管。当充电电流过大且时间过长时,整流二极管将被损坏。因此,使用这种π型RC滤波器电路可以使C1容量更小,并通过合理地设计R1和C2的值来进一步改善滤波效果。

(4)该滤波电路有三个直流电压输出端,输出三组直流电压Uo1,Uo2和Uo3。其中,Uo1仅由电容器C1滤波; Uo2由C1,R1和C2电路滤波,滤波效果更好,Uo2中的AC分量更小; Uo3由2个滤波器电路滤波,滤波效果最好,因此Uo3中的通信分量最小。

(5)三个DC输出电压的大小不同。 Uo1具有最高电压。通常,该电压直接施加到功率放大器电路或添加到需要最高DC工作电压和最大工作电流的电路。 Uo2电压略低,因为电阻器R1具有到DC电压的电压降。 Uo3电压最低,该电压通常作为直流工作电压提供给前端电路,因为前级电路的直流工作电压相对较低,并且直流工作电压中的交流分量要求很小。

四,π型LC滤波电路识别方法

图5显示了π型LC滤波器电路。 π型LC滤波器电路基本上与π型RC滤波器电路相同。该电路仅用滤波电感代替滤波电阻,因为滤波电阻对直流电和交流电具有相同的电阻,滤波电感对交流电感有较大的阻抗,对直流电阻小。这样可以在不降低的情况下提高过滤效果。直流输出电压。

在图5的电路中,整流器电路输出的单向脉动DC电压首先由电容器C1滤波,以去除大部分AC分量,然后加到L1和C2滤波器电路中。

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对于AC组件,L1对它非常敏感,因此L1上的AC电压降很大,并且加到负载上的AC分量很小。

路径。同时,滤波电感器使用相对大的线径和小的DC电阻。因此,DC电压基本上没有电压降,因此DC输出电压相对较高。使用电感滤波器的主要优点。

五,电子滤波器识别方法

电子滤波器

图6显示了电子滤波器。电路中的VT1是一个充当滤波管的三极管。 C1是VT1的基极滤波电容,R1是VT1的基极偏置电阻,RL是该滤波电路的负载,C2是输出电压的滤波电容。

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电子滤波电路的工作原理如下:

1 VT1,R1,C1组成一个电子滤波电路,该电路相当于一个容量为C1×β1的电容,β1是VT1的电流放大系数,而晶体管的电流放大系数比较大,所以等效电容大,可见电子滤波器的滤波性能非常好。等效电路如图6(b)所示。在图中,C是等效电容。

2电路中的R1和C1形成RC滤波器电路。 R1为VT1提供基极偏置电流,也是滤波器电阻。由于流过R1的电流是VT1的基极偏置电流,这个电流非常小,R1的电阻可以做得比较大,因此R1和C1的滤波效果很好,所以直流电压就在VT1的基础是通信组件很少。由于发射极电压具有跟随基极电压的特性,因此VT1发射极输出电压的交流分量也很小,达到了滤波的目的。

3在电子滤波器中,滤波主要由R1和C1实现,它也是RC滤波器电路,但它与前面描述的RC滤波器电路不同。在该电路中流过负载的直流电流是VT1的发射极电流,滤波器滤波电阻R1的电流是VT1的基极电流,基极电流小,所以滤波电阻R1的电阻可以是设置大(滤波效果好,但不会导致直流输出电压下降很多。

电路中R1的电阻值决定VT1的基极电流,它确定VT1的集电极和发射极之间的管电压降,这决定了VT1发射极输出的直流电压,因此改变R1。尺寸,可以调节直流输出电压+ V的大小。

2.电子稳压滤波器

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图7显示了另一个电子调节滤波器,其中齐纳二极管VD1连接在VT1的基极和地之间,与之前的电路相比。电子电压调节原理如下:

齐纳二极管VD1连接在VT1的基极和地之间后,输入电压通过R1通过稳压二极管VD1反向偏置。此时,VD1的电压调节特性稳定VT1管的基极电压。 VT1发射器输出的DC电压也相对稳定。注意:该电压的稳定性由VD1的调节特性决定,与电子滤波器电路本身无关。

R1也是VD1的限流保护电阻。添加齐纳二极管VD1后,改变R1的大小不会改变VT1发射极的输出电压。由于PN1在发射极结处具有PN结电压降,因此发射极输出电压略小于VD1的调节值。

C1,R1和VT1也形成用于滤波的电子滤波器电路。

在某些情况下,为了进一步改善滤波效果,可以使用双管电子滤波器电路,并且两个电子滤波器管构成复合管电路。因此,总电流放大系数是每个管的电流放大系数的乘积,这明显改善了滤波效果。

六,电源滤波电路图汇总

电源滤波电路分析的主要注意事项如下:

(1)在分析滤波电容器的工作原理时,主要利用电容器的“直通”特性,或充放电特性,即当整流电路输出单向脉动直流电压时,滤波器当没有单向脉动时,电容器充电。当输出DC电压时,滤波电容器放电负载。

(2)在分析滤波电感的工作原理时,主要认识到电感对直流的电阻小,无感抗,并且对交流有感抗。

(3)当进行电子滤波电路分析时,必须知道电子滤波管底座上的电容是滤波器的关键部件。另外,为了分析DC电路,电子滤波管具有基极电流和集电极和发射极电流。流过负载的电流是电子滤波管的发射极电流。可以调节基极电流以调节电子滤波管的集电极。发射极和发射极之间的管电压降,从而改变电子滤波器输出的DC电压的大小。

(4)电子滤波器本身没有电压调节功能,但加上齐纳二极管后,输出直流电压可以稳定

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