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壓力開關

濾波電路 濾波電路的設計

發布日期:2022-04-17 點擊率:105

目前,濾波電路 濾波電路的設計在當代的應用可謂是越來越廣泛,濾波電路 濾波電路的設計是值得我們好好學習的,現在我們就深入了解濾波電路 濾波電路的設計。

濾波電路基本概念

濾波是信號處理中的一個重要概念。濾波分經典濾波和現代濾波。

 濾波電路 濾波電路的設計
濾波電路 濾波電路的設計

經典濾波的概念,是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論,任何一個滿足一定條件的信號,都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說,就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經典濾波器或濾波電路。

濾波電路工作原理

當流過電感的電流變化時,電感線圈中產生的感生電動勢將阻止電流的變化。當通過電感線圈的電流增大時,電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反,阻止電流的增加,同時將一部分電能轉化成磁場能存儲于電感之中;當通過電感線圈的電流減小時,自感電動勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時釋放出存儲的能量,以補償電流的減小。因此經電感濾波后,不但負載電流及電壓的脈動減小,波形變得平滑,而且整流二極管的導通角增大。

 

在電感線圈不變的情況下,負載電阻愈小,輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時才能獲得較好的濾波效果。L愈大,濾波效果愈好。

 

另外,由于濾波電感電動勢的作用,可以使二極管的導通角接近π,減小了二極管的沖擊電流,平滑了流過二極管的電流,從而延長了整流二極管的壽命。

濾波電路的設計

交流電經過二極管整流之后,方向單一了,但是大小(電流強度)還是處在不斷地變化之中。這種脈動直流一般是不能直接用來給無線電裝供電的。要把脈動直流變成波形平滑的直流,還需要再做一番“填平取齊”的工作,這便是濾波。換句話說,濾波的任務,就是把整流器輸出電壓中的波動成分盡可能地減小,改造成接近恒穩的直流電。

  電容器是一個儲存電能的倉庫。在電路中,當有電壓加到電容器兩端的時候,便對電容器充電,把電能儲存在電容器中;當外加電壓失去(或降低)之后,電容器將把儲存的電能再放出來。充電的時候,電容器兩端的電壓逐漸升高,直到接近充電電壓;放電的時候,電容器兩端的電壓逐漸降低,直到完全消失。電容器的容量越
大,負載電阻值越大,充電和放電所需要的時間越長。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性,正好可以用來承擔濾波的任務。

  圖5-9是最簡單的電容濾波電路,電容器與負載電阻并聯,接在整流器后面,下面以圖5-9(a)所示半波整施情況說明電容濾波的工作過程。在二極管導通期間,e2 向負載電阻Rfz 提供電流的同時,向電容器C充電,一直充到最大值。e2 達到最大值以后逐漸下降;而電容器兩端電壓不能突然變化,仍然保持較高電壓。這時,D 受反向電壓,不能導通,于是Uc便通過負載電阻Rfz 放電。由于C和Rfz 較大,放電速度很慢,在e2 下降期間里,電容器C上的電壓降得不多。當e2 下一個周期來到并升高到大于Uc時,又再次對電容器充電。如此重復,電容器C兩端(即負載電阻Rfz :兩端)便保持了一個較平穩的電壓,在波形圖上呈現出比較平滑的波形。圖5-10(a)(b)中分別示出半波整流和全波整流時電容濾波前后的輸出波形。

顯然,電容量越大,濾波效果越好,輸出波形越趨于平滑,輸出電壓也越高。但是,電容量達到一定值以后,再加大電容量對提高濾波效果已無明顯作用。通常應根據負載電用和輸出電說的大小選擇最佳電容量。表5-2 中所列濾波電容器容量和輸出電流的關系,可供參考。 電容器的耐壓值一般取 的1.5倍。

 濾波電路 濾波電路的設計
濾波電路 濾波電路的設計

表5-3中列出帶有濾波器的整流電路中各電壓的關系。 表一、

輸出電流

2A左右

1A左右

0.5-1A左右

0.1-0.5A

100-50mA

50mA以下

濾波電容

4000u

2000u

1000u

500u

200u-500u

200u

  采用電容濾波的整流電路,輸出電壓隨時出電流變化較大,這對于變化負載(如乙類推挽電路)來說是很不利的。

二、電感濾波

  利用電感對交流阻抗大而對直流用抗小的特點,可以用帶鐵芯的線圈做成濾波器。電磁濾波輸出電壓較低,相輸出電壓波動小,隨負載變化也很小,適用于負載電流較大的場合。

三、復式濾波器。

  把電容按在負載并聯支路,把電感或電阻接在串聯支路,可以組成復式濾波器,達到更佳的濾波效果口這種電路的形狀很象字母π,所以又叫π型濾波器。

  圖5-12所示是由電磁與電容組成的LC濾波器,其濾波效能很高,幾乎沒有直流電壓損失,適用于負載電流較大、要求紋波很小的場合。但是,這種濾波器由于電感體積和重量大(高頻時可減小),比較笨重,成本也較高,一般情況下使用得不多。

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