無源低通濾波器分析(編輯修改稿)
2025-08-23 15:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，相頻特性為最終滯后180o二階L型RC濾波Ts=1T1T2s2+T21+R1R2+T1s+1 （19）其中T1=R1C1，T2=R2C2化為二階低通濾波器的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)一般表達(dá)式Ts=Ks2+ωoQs+ωo2 （110）其中K=1T1T2，ωo=1T1T2，Q=（1+R1R2）1T1+1T2，當(dāng)R1=R2，C1=C2時(shí)，K=1(RC)2，ωo=1RC,Q=3RC為一個(gè)二階振蕩環(huán)節(jié)，其幅頻特性為以40db衰減，相頻特性為最終滯后180o當(dāng)RC濾波器階數(shù)較高時(shí)，雖然濾波效果更好，但分壓效果明顯，能量損耗加大，所以RC濾波器階數(shù)一般不會(huì)太高。下面在Modelsim環(huán)境下搭建電路，仿真結(jié)果如下：、L型10Ω， ，10Ω T型 10Ω，圖 ，10Ω， ，10Ω， ，10Ω測(cè)試中我使用了10KHz的幅值20V的正弦波和1MHz幅值1V的鋸齒波干擾進(jìn)行測(cè)試。設(shè)置fC=50KHz,，其他電路未設(shè)置等效電路。實(shí)際電路中還要考慮負(fù)載電阻對(duì)濾波電路的影響。由于RC濾波電路中R的取值一般較小，則負(fù)載電阻對(duì)濾波電路影響相對(duì)較小，仿真中沒有設(shè)置負(fù)載電阻。從表格中，我們可以發(fā)現(xiàn)二階RC濾波器濾波效果最好明顯優(yōu)于一階RC濾波器，其次是π型濾波器，再次是L型濾波器，由于是RC電路，T型濾波器為一階濾波器效果與L型濾波器相似。結(jié)果說明濾波器階數(shù)越高，濾波效果越好，單階L型、倒L型、T型的噪聲衰減較慢，而二階RC濾波衰減則較快。實(shí)際中常常串聯(lián)成多階RC濾波器，根據(jù)噪聲的濾除情況一級(jí)一級(jí)串聯(lián)。但由于電阻直流分壓的原因一般不超過三階 。LC網(wǎng)絡(luò)L型LC濾波其電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)為Ts=RL//（1sC）sL+RL//（1sC）=1LCs2+LRLs+1 （111）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)形式Ts=ωo2s2+ωoQs+ωo2 （112）式中RL為負(fù)載阻抗，諧振頻率ωo=1LC， Q=12ζ=RLCL為低通濾波器的品質(zhì)因數(shù)，Q電路的選擇性越強(qiáng)。根據(jù)自控理論，若Q≥，ζ≤1，此時(shí)濾波器工作于“欠阻尼”狀態(tài)，若 Q≤，ζ≥1，則濾波器工作組“過阻尼”狀態(tài)，若Q=，ζ=“臨界阻尼”狀態(tài)，若Q=，ζ=，超調(diào)量5%,調(diào)節(jié)時(shí)間最短，為最佳阻尼比，電路具有最佳平坦響應(yīng)。 LC 二階低通濾波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí),若期望最佳平坦響應(yīng)，應(yīng)使濾波網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因數(shù)Q ，可以看出負(fù)載阻抗對(duì)于品質(zhì)因數(shù)有很大影響，無源濾波器濾波效果受負(fù)載影響極大。根據(jù)濾波器阻抗失配選擇原理，L型濾波器適用于高頻時(shí)輸入端阻抗較小、負(fù)載阻抗較大的場(chǎng)合。按照定K型濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)L＝R/（2πfc）
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