《滤波电路初稿》PPT课件

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1、第2章滤波电路本章知识架构本章教学目标与要求掌握串联滤波电路的原理及其参数的定量分析掌握并联滤波电路的原理及其参数的定量分析掌握串并联滤波电路的仿真方法了解抽头电路的电路形式和工作原理了解耦合回路的电路形式和工作原理了解其他类型的滤波器本章主要章节：2.1概述2.2高频电路中常用的元器件2.3串联谐振回路2.4并联谐振回路2.5抽头回路2.6耦合回路2.7常用的滤波器2.8电路仿真2.1概述滤波电路的形式是多种多样的，根据滤波电路在通信系统中的位置不同，其作用也不尽相同。一种滤波电路的作用是用于滤去整流输出电压中的纹波，这种电路一般由电抗元件组成，比如在负载电阻两端

2、并联电容，或与负载串联电感，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。滤波电路利用无源电抗元件对电压或者电流的储能特性达到滤波的目的，具体的来讲就是利用电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，又能储存的能量释放出来，使负载电压比较平滑，也就是说电容具有平波的作用；而与负载串联的电感,当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它也能把能量储存起来，而当电流减小时，又能把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感也有平波作用。所以无论是电感和电容都可以与负载按照不同的形式进行组合来使得电路具有平波功能，

3、所以这种滤波电路的形式都是用电抗元件与负载组合来完成平波的功能。另外一种滤波电路是用于滤除掉系统所不需要的信号，保留下有用信号的一种功能电路。这种滤波电路的滤除的依据是信号的频率，例如收音机的天线接收各种广播电台的射频波，这些射频波的频率是不同的，为了接收我们所希望接收的节目，必须依照不同电台的频率选择出我们所需要的信号。完成这种功能的滤波电路一般是由异性电抗元件组合而成的，所以也称之为LC选频电路。LC选频电路除了具有频率选择作用之外，还兼具阻抗变换的功能。它是高频电路当中重要的组成部分。本章所涉及的滤波电路在无特指的情况，一般是指这种LC选频电路。2.2高频电路

4、中常用的元器件高频电路当中所用到的元器件和低频电路中的基本类似,但是由于工作的频率不同,其分析方法和性能与低频时的情况也不一样。2.2.1高频电路中的元件高频电路中常用的的元件主要是电阻器、电容器和电感器，它们同属于无源的线性元件。1.高频电阻在低频时，一个电阻器主要表现为电阻特性，但在高频的状态下，除了电阻特性之外，高频电阻还体现有电抗特性。高频电阻的电抗特性则体现其高频特性。高频状态下，一个电阻的等效电路如图2.1所示，此时在高频状态下，电阻的分布电容以及电阻的引线电感就不可忽略，R为电阻器的等效电阻值。电阻的高频特性与制作材料、电阻的封装形式和尺寸大小都有密切

5、的关系。另外，频率越高，电阻的高频特性则体现的越明显。在实际应用中，应尽量限制电阻的高频特性，使其体现纯电阻的性质。图2.1电阻的高频等效电路2.高频电感用绝缘导线绕制的各种线圈称为电感。电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的一种无源元件。对于一个电感来讲，电感量是其最重要的参数，低频时，一个电感量为L的电感所呈现的感抗为，为工作的角频率。在高频状态下，电感器的等效电路如图2.2所示，图2.2电感的高频等效电路其中，为电感导线的等效损耗电阻，为电感的匝间的分布电容。在高频交流电路中，电感线圈有阻碍交流通过的能力，而对直流却不起作用（除线圈本身的直流电阻外）。所以电

6、感线圈可以在交流电路中起到阻流、降压、交连耦合以及负载的作用。电感线圈的种类很多，按电感的形式分，有固定电感线圈和可变电感线圈；按导磁体性质分，有空气芯线圈和磁芯线圈；按工作性质分，有天线线圈、振荡线圈、低频扼流圈和高频扼流圈等；按工作波段分，有中波天线、短波天线、中频振荡和高频振荡线圈等；按绕线结构分，有单层线圈、多层线圈和蜂房式线圈等。需要特别注意的是，每个电感器都有一个自身谐振频率SRF（SelfResonantFrequency），当工作频率小于SRF时，高频电感所呈现的感抗随着工作频率的上升而逐渐增大;当工作频率在电感的SRF上时，电感所呈现的感抗的最大;

7、当工作频率大于其自身的SRF时，该电感就不在是一个储能元件了。因此，一个高频电感的适用的频率范围主要取决于SRF。3.高频电容由介质隔开的两导体即构成电容。一个高频电容的等效电路如图2.3所示，其中，电阻为极间绝缘电阻，它主要由于组成电容的两导体间未完全绝缘所致；电感为电容的引线电感。理想状态下，电容的容抗为，2.3(b)中虚线所示。直流电(a)电容器的等效电路;(b)电容器的阻抗特性图2.3电容器的高频等效电路图2.4三相电抗滤波器图2.5单相串联电抗器路中电容呈现开路，其呈现的电抗为无穷大。高频状态下，其阻抗频率特性呈现V字型，如图2.3(b)实线所示,电容