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无源带通滤波器

发布时间:2009-02-19 07:29:59  来源:838电子    作者:大雷   更新20220813 070627

    若想要接收某一特定频率的电波,需要用滤波电路来做筛选。在RLC电路中,当电流流过电阻、电容、电感时,电阻电压的相位与电流相同,电容电压的相位落后电流90o,电感电压的相位超前电流90o。利用RLC元件的电压、电流基本特性,可组合成滤波电路。只有某个频率以下的电波才能通过的称作低通滤波器,某个频率以上的电波才能通过的称作高通滤波器,只有某一波段的电波才能通过的称作带通滤波器,只有某一波段的电波不能通过的称作带阻滤波器,这4种滤波器的理想工作状况显示在图1到4。      图5与图7是最简单的带阻与带通滤波电路,它们的滤波特性图6与图8。图5中的带阻滤波电路其实就是一个RLC串联电路,取其电容与电感的电压合当作输出电压。电容对直流电而言是一个断路,在交流电中因其充放电性质才呈现出导通状态,交流频率越高其呈现的阻抗越小。电感对直流电而言是一个通路,在交流电中因法拉第定律会产生感应电压,交流频率越高其呈现的阻抗越大。 

  图1 低通滤波器                             图2 高通滤波器

 

图3 带通滤波器          图4 带阻滤波器 

 

 

                                 

       图5 LC串联带阻滤波器                图6 LC串联带阻滤波器特性

 

            

          图7 LC并联带通滤波器            图8 LC并联带通滤波器特性

 


图5中RLC串联,频率低时电容阻抗大,电感没什么做用,输出电压V0几为电容电压,V0很大。频率高时电感阻抗大,电容没什么做用,输出电压V0几为电感电压,V0很大。频率适中时,电容与电感的阻抗相当(时容抗与感抗值相等),则因电容与电感的电压正好反相位,互相抵消,V0极小。
图7中LC并联,频率低时电容阻抗大,但电感阻抗很小,电流都走电感,输出电压V0很小。频率高时电感阻抗大,但电容阻抗很小,电流都走电容,V0很小。频率不大、不小时,电容与电感的阻抗相当(时容抗与感抗值相等),此时通过两者的电流大小相当但相位相反,互相抵消,LC并联的综合效果变成阻抗极大,V0很大。
Q值与频宽:频宽定义如图9所示,是高低两半功率频率的差。因电阻电压VR与输出电压V0 (电容与电感的合)相位差90o,因此永远成立,电流大小只与电阻值有关。而输出电压最大值(当时),故当R减小时V0会增大,如图10所示,电路的品质也越好。在电路学上定义一Q值(quality factor)来标示电路的品质,其定义为:
Q是输出电压最大时电容或电感的功率除以电阻的功率。 

 

 

 

   频宽的定义                        最大输出电压与电阻关系

 

 

无源带阻滤波器-计算-工作原理


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