電子技術(shù)基礎(chǔ)-1.5 濾波電路的類型和應(yīng)用.ppt

濾波電路的類型和應(yīng)用 赤壁市機(jī)電信息技術(shù)學(xué)校楊展Email 492480981 將不同頻率交流信號(hào)分開 讓特定頻段內(nèi)的信號(hào)通過(guò) 而對(duì)其他頻率范圍內(nèi)的信號(hào)抑制或衰減的過(guò)程 具有這種功能的電路稱為濾波器 1 濾波的定義 一 濾波的概念 2 濾波器的分類 1 按內(nèi)部是否有電源和有源器件 有源濾波器 一般由集成運(yùn)放和RC網(wǎng)絡(luò)組成 由電源向集成運(yùn)放提供能量 無(wú)源濾波器 一般由電容 電感 電阻等無(wú)源元件構(gòu)成 一 濾波的概念 2 按幅頻特性 低通濾波器 LowPassFilter 通低頻阻高頻 高通濾波器 HighPassFilter 通高頻阻低頻 帶通濾波器 BandPassFilter 通中頻阻高 低頻 帶阻濾波器 BandEliminationFilter 通高 低頻阻中頻 通帶 阻帶 通帶 阻帶 通帶 阻帶 通帶 阻帶 通帶 阻帶 一 濾波的概念 3 幾種常見(jiàn)無(wú)源濾波電路結(jié)構(gòu) 一 濾波的概念 4 電容 電感的性質(zhì) 1 對(duì)電流也有阻礙作用 分別稱為容抗和感抗 交流電頻率f越高 XC越小 f越小 XC越大 所以電容在交流電路中的作用是通高頻阻低頻 交流電頻率f越高 XL越大 f越小 XL越小 所以電感在交流電路中的作用是通低頻阻高頻 2 當(dāng)兩端電壓增大時(shí) 電容 電感從電源取用能量 稱為充電 當(dāng)兩端電壓減小時(shí) 電容 電感向電源放還能量 稱為放電 3 充放電的持續(xù)時(shí)間稱為時(shí)間常數(shù) 一 濾波的概念 5 電容充放電過(guò)程的微觀分析 1 充電過(guò)程 由于電荷量增加 由C Q U知 U Q C 電壓U增大 電位差為零時(shí) U E 電位差較大時(shí)電流較大 電位差減小時(shí)電流減小 電位差為0時(shí)電流為0 結(jié)論 電容器在充電過(guò)程中 電容器兩端電壓由小變大 最后等于電源電壓 而電流卻由大變小 最后變?yōu)榱?t iC uc 一 濾波的概念 5 電容充放電過(guò)程的微觀分析 2 放電過(guò)程 在電場(chǎng)力作用下 兩極板間的正負(fù)電荷不斷中和 電容器上的電壓隨著放電而下降 直至兩極板電荷完全中和 UC為 電位差較大時(shí)電流較大 電位差減小時(shí)電流減小 電位差為0時(shí)電流為0 結(jié)論 電容器在放電過(guò)程中 電容器兩端的電壓由大變小 最后變?yōu)榱?放電電流也由大變小 最后變?yōu)榱?t iC uc ic uc R 1 整流電路的輸出為什么需要濾波 P17 二 幾種整流濾波電路 2 電容和電感為什么可以構(gòu)成濾波器 P17 3 幾種常見(jiàn)的濾波器的電路結(jié)構(gòu) P17 1 電路結(jié)構(gòu) 1 電容器半波整流濾波電路 二 幾種整流濾波電路 v2為第一個(gè)正半周 當(dāng)v2 vC時(shí) VD截止 電容器對(duì)負(fù)載RL放電 RL中有電流 放電延續(xù)到下一個(gè)正半周 如圖 c 所示 當(dāng)v2 vC時(shí) VD導(dǎo)通 對(duì)C充電 如圖 b 所示 v2由0開始上升 但當(dāng)v2 vC時(shí) VD仍截止 v2為第二個(gè)正半周 2 工作原理 當(dāng)v2 vC時(shí) VD導(dǎo)通 繼續(xù)對(duì)C充電 但因?yàn)殡娙萜魃嫌惺Ｓ嚯妷?充電時(shí)間縮短 當(dāng)v2 vC時(shí) VD截止 電容通過(guò)RL放電 直流電流 負(fù)載上的直流電壓近似等于輸入電壓v2的峰值V2m 即VO V2m 電容的充放電反復(fù)進(jìn)行 直到電容器C上充電上升的電壓等于放電下降的電壓時(shí) 進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài) 波形如圖 d 所示 3 各電量波形圖對(duì)應(yīng)關(guān)系 t O uc 接通電源C充電 C放電時(shí)刻 C放電時(shí)刻 C充電時(shí)刻 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 D導(dǎo)通C充電 D截止C放電 D截止C放電 D導(dǎo)通C充電 T0 t1時(shí)刻 u2正半周增大 二極管正偏導(dǎo)通 電容器開始充電 uc開始增大 T1 t2時(shí)刻 u2過(guò)正半周最大值開始減小 但仍比uc大 二極管仍正偏導(dǎo)通 電容器仍繼續(xù)充電 uc繼續(xù)增大 t2時(shí)刻后 u2 uc 二極管截止 電容器開始放電 uc開始減小 t3 t4時(shí)刻 u2處于負(fù)半周u2 uc 二極管截止 電容器繼續(xù)放電 t5時(shí)刻后 u2 uc 二極管開始導(dǎo)通 電容器開始充電 uc增大 t4時(shí)刻后 u2進(jìn)入正半周 u2開始增大 在t5時(shí)刻前 仍有u2 uc 二極管繼續(xù)截止 電容器開始繼續(xù)放電 t5 t6時(shí)刻 u2 uc 二極管持續(xù)導(dǎo)通 電容器持續(xù)充電 uc增大 t6 t7時(shí)刻 u2 uc 二極管持續(xù)導(dǎo)通 電容器持續(xù)充電 uc增大 t7時(shí)刻后 u2 uc 二極管再次截止 電容器又開始放電 uc開始減小 4 充放電過(guò)程 1 電路結(jié)構(gòu)和波形圖 2 電容器全波整流濾波電路 二 幾種整流濾波電路 2 各電量波形圖對(duì)應(yīng)關(guān)系 D1導(dǎo)通D2截止C充電 D1 D2均截止C放電 D1截止D2導(dǎo)通C充電 D1 D2均截止C放電 D1導(dǎo)通D2截止C充電 D1 D2均截止C放電 輸出電壓 平均值 全波整流電路輸出的是全波脈動(dòng)直流電 輸入電壓正負(fù)半周對(duì)電容C充電兩次 充電方向相同 電容C對(duì)負(fù)載放電時(shí)間縮短 半波 VO V2 全波 VO 1 2V2 3 電路特點(diǎn)及計(jì)算公式 圖示采用 型RC濾波電路的橋式整流器 1 型RC濾波電路 電路中C1的作用和上面講的濾波作用相同 R和C2起進(jìn)一步平滑作用 C2越大 效果越好 只是電阻R上的直流壓降使輸出電壓降低 三 其他幾種濾波電路簡(jiǎn)介 2 1單相整流電路 2 型LC濾波電路 圖示為 型LC濾波電路 濾波作用最好 適用于負(fù)載電阻小 電流大 濾波電壓要求比較高的場(chǎng)合 這種濾波電路線圈體積大 笨重 成本高 3 型LC濾波電路 圖示為 型LC濾波電路 圖中L為電感量很大的鐵心線圈 使加到RL上的交流成分減小 所以這種濾波器的平滑濾波作用比RC濾波器好 三 其他幾種濾波電路簡(jiǎn)介 4 電感濾波電路 圖示為電感濾波電路 輸出電壓較平坦 適用于輸出電流較大 負(fù)載變化較大的場(chǎng)合 二極管上的電流為連續(xù)波形 這種濾波電路線圈體積大 笨重 成本高 易引起電磁干擾 三 其他幾種濾波電路簡(jiǎn)介 5 幾種濾波電路對(duì)比 1 單相半波整流電路負(fù)載所獲得的電壓 電流是正弦半波 其電壓平均值 整流二極管的極限參數(shù)選擇 應(yīng)使IVM IO VM 單相整流濾波電路小結(jié) 3 單相橋式整流電路為全波整流電路 在電源正 負(fù)半周時(shí) 兩組電路輪流工作 所以二極管中的電流平均值僅為負(fù)載電流的一半 2 單相全波整流電路采用全波整流 使輸出電壓平均值提高一倍 即 全波整流電路的主要缺點(diǎn)是管子的耐壓值需要提高一倍 電源變壓器需要有中心抽頭 因此元器件費(fèi)用增加 4 濾波的目的在于濾去