濾波相關(guān)介紹課件

濾波的相關(guān)介紹濾波是將信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作，是是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施，電子設(shè)備的電源電路工作時(shí)會(huì)存在高頻噪聲，主要由于電源模塊工作時(shí)的高頻開關(guān)造成的，負(fù)載頻繁變化也會(huì)導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。在PCB設(shè)計(jì)時(shí)使用大面積鋪地，盡量增大供電線寬度能降低噪聲。但采取這些措施也很難達(dá)到EMI（電磁干擾）的要求，因此在電源部分采用濾波措施是必須的。今天主要介紹幾種濾波器件1電容①工作原理在整流電路輸出的電壓是單向脈動(dòng)性電壓，不能直接給電子電路使用。所以要對(duì)輸出的電壓進(jìn)行濾波，消除電壓中的交流成分，成為直流電后給電子電路使用。單向脈動(dòng)性直流電壓可分解成交流和直流兩部分。在電源電路的濾波電路中，利用電容器的“隔直通交”的特性和儲(chǔ)能特性濾除電壓中的交流成分。在諧振頻率以下電容呈容性，諧振頻率以上電容呈感性。

因而一般大電容濾低頻波，小電容濾高頻波。注意點(diǎn)：1.電容對(duì)地濾波，需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地，對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)地通路。頻率變大后，大于W0值時(shí),電容變成了一個(gè)電感,如果電容對(duì)地濾波,當(dāng)頻率超出諧振頻率后,對(duì)干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地2電源濾波中電容對(duì)地腳要盡可能靠近地，接的地干擾要小就是通常說(shuō)的“靜地”電容關(guān)于濾波電容、去耦電容、旁路電容作用

濾波電容用在電源整流電路中，用來(lái)濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來(lái)消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。旁路電容用在有電阻連接時(shí)，接在電阻兩端使交流信號(hào)順利通過(guò)。旁路電容，去耦電容，濾波電容等等，其實(shí)無(wú)論如何稱呼，它的原理都是一樣的，即利用對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗的特性，這一點(diǎn)可以通過(guò)電容的等效阻抗公式看出來(lái)：Xcap=1/2лfC，工作頻率越高，電容值越大則電容的阻抗越小.。在電路中，如果電容起的主要作用是給交流信號(hào)提供低阻抗的通路，就稱為旁路電容；如果主要是為了增加電源和地的交流耦合，減少交流信號(hào)對(duì)電源的影響，就可以稱為去耦電容；如果用于濾波電路中，那么又可以稱為濾波電容；除此以外，對(duì)于直流電壓，電容器還可作為電路儲(chǔ)能，利用沖放電起到電池的作用。在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。對(duì)于同一個(gè)電路來(lái)說(shuō)，旁路（bypass）電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象，把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。3電感工作原理：當(dāng)流過(guò)電感的電流變化時(shí)，電感線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)將阻止電流的變化。當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流增大時(shí)，電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻止電流的增加，同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能存儲(chǔ)于電感之中；當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻止電流的減小，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量，以補(bǔ)償電流的減小。因此經(jīng)電感濾波后，不但負(fù)載電流及電壓的脈動(dòng)減小，波形變得平滑，而且整流二極管的導(dǎo)通角增大。由純電感電路中歐姆定律的表達(dá)式I=U/（XL）和線圈的感抗公式XL=2πfL可知，感抗卻跟通過(guò)的電流的頻率有關(guān)。電感L越大，頻率f越高，感抗就越大，電流就越小。所以電感線圈在電路中有“通直流、阻交流”或“通低頻、阻高頻”的特性。所以電感有濾波作用電容和電感的很多特性是恰恰相反的。電感的阻抗與頻率成正比,電容的阻抗與頻率成反比，所以,電感可以阻扼高頻通過(guò),電容可以阻扼低頻通過(guò)。二者適當(dāng)組合，就可過(guò)濾各種頻率的信號(hào)。如在整流電路中,將電容并在負(fù)載上或?qū)㈦姼写?lián)在負(fù)載上,可濾去交流紋波。對(duì)理想的電感模型而言，當(dāng)線圈繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會(huì)繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會(huì)引起磁通的泄漏。共模電感有兩個(gè)繞組，其間有相當(dāng)大的間隙，這樣就會(huì)產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感。因此，共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。在濾波器的設(shè)計(jì)中，我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中，僅安裝一個(gè)共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感，起到對(duì)差模電流的抑制作用。有時(shí)，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達(dá)到更好的濾波效果。磁珠

磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。磁珠是用來(lái)吸收超高頻信號(hào)，像一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲(chǔ)器電路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在電源都需要在電源輸入部分加磁珠。

鐵氧體磁珠(FerriteBead)是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾組件，廉價(jià)、易用，濾除高頻噪聲效果顯著。當(dāng)導(dǎo)線中電流穿過(guò)時(shí)，鐵氧體對(duì)低頻電流幾乎沒(méi)有什么阻抗，而對(duì)較高頻率的電流會(huì)產(chǎn)生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā)，其等效電路為一個(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)組件的值都與磁珠的長(zhǎng)度成比例。

它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數(shù)。當(dāng)導(dǎo)線穿過(guò)這種鐵氧體磁芯時(shí)，所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加，但是在不同頻率時(shí)其機(jī)理是完全不同的。在低頻段，阻抗由電感的感抗構(gòu)成，低頻時(shí)R很小，磁芯的磁導(dǎo)率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制，并且這時(shí)磁芯的損耗較小，整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高Q特性的電感

這種電感容易造成諧振‘因此在低頻段，有時(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。在高頻段，阻抗由電阻成分構(gòu)成，隨著頻率升高，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感的電感量減小，感抗成分減小但是，這時(shí)磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導(dǎo)致總的阻抗增加，當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí)，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉

濾波電路濾波的基本概念濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。電容濾波電路單相橋式電容濾波整流電路。在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。濾波原理D3導(dǎo)通，D2、D4截止，電流方向如圖中箭頭所示。電流一路流過(guò)負(fù)載RL，一路向電容C充電，充電極性為上正、下負(fù)。由于電源內(nèi)阻及二極管導(dǎo)通電阻均很小，即充電時(shí)間常數(shù)很小，所以充電進(jìn)行的很快，C兩端的電壓隨很快上升到峰值，即。當(dāng)由峰值開始下降時(shí)，充電過(guò)程結(jié)束。由于電容C兩端的電壓＞，這時(shí)，四只二極管均被反偏截止，電容C向負(fù)載RL放電，從而使通過(guò)負(fù)載RL的電流得以維持。放電時(shí)間常數(shù)RLC取值愈大，RL兩端的電壓下降愈緩慢，輸出波形愈平滑，直到下一個(gè)半周到來(lái)，且＞時(shí)，D2、D4才正偏道通（D1、D3仍截止），放電過(guò)程結(jié)束，又開始給C充電。如此周而復(fù)始的充電、放電，在負(fù)載RL上便得到如圖2所示的輸出電壓。RC-π，LC-π型濾波電路圖在整流電路輸出的電壓是單向脈動(dòng)性電壓（方向不變，大小變化的電流），不能直接給電子電路使用。所以要對(duì)輸出的電壓進(jìn)行濾波，消除電壓中的交流成分，成為直流電后給電子電路使用。但根據(jù)波形分解原理可知，這一電壓可以分解一個(gè)直流電壓和一組頻率不同的交流電壓，如圖1(b)所示。在圖1(b)中，虛線部分是單向脈動(dòng)性直流電壓U中的直流成分，實(shí)線部分是u中的交流成分。我們學(xué)要的就是直流部分。π型RC濾波電路原理如下：1）這一電路的濾波