滤波电路的原理、分类及应用案例

2021-01-29 10:30

滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。

而滤波的概念就是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。电信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做滤波电路。

滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。

根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组成而成的各种复式滤波电路。

滤波电路分类

滤波电路可大致分为有源滤波电路和有源滤波电路。

无源滤波电路的结构简单，易于设计，但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，因而不适用于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的滤波，或者大电流负载时采用LC（电感、电容）电路滤波。

有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC（电阻、电容）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于高电压及大电流的场合，只适用于信号处理。

滤波电路典型应用案例——整流

整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元器件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。

最后说一个概念，脉动系数。脉动系数（S）＝输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量。在衡量电路性能的各种方法中，用电压或电流的幅值和平均值衡量是最为直观的方法，因此，我们用电压或电流的基波幅值与其平均值之比，称为脉动系数。

半波整流输出电压的脉动系数为S＝1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S＝1／（4（RLC／T－1）（T为整流输出的直流脉动电压的周期）。

以上就是关于滤波电路基本概念、原理、分类、作用及应用案例的知识介绍，在滤波电路中，主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件，如：电容器、电感器。