关键词:  电容滤波  LC滤波  π型滤波

对于滤波器主要有两大类:无源滤波器有源滤波器

无源滤波器:主要由无源元件R(电阻)、L(电感)、C(电容)组成。

有源滤波器:由集成运放和R(电阻),C(电阻)组成,具有不用电感,体积小,重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出电阻小,构成有源滤波器电路还具有一定的电压放大和缓冲作用,但是集成运放的带宽有限,所以目前的有源滤波器电路的工作频率难以做的很高。且有源滤波器不适用于高压大电流的负载,常用于信号处理

本节先介绍几个常用的无源滤波器:

电容滤波

仅采用电容滤波是最简单的滤波方式,通常采用的组合方式是 10uF 的电解电容(根据实际选择)并 0.1uF 的独石电容(陶瓷电容)。

                                                           

javacv fir滤波器_运放

作用:简单讲就是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压

工作原理:当整流电压高于电容电压时电容充电,当整流电压低于电容电压时电容放电,通过电容的充放电的过程,使输出电压基本稳定。

注意点:

1.滤波电容容量大,一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。

2.在使用时,常常配一个小瓷片电容(104),用来滤除高频信号。

 

LC滤波

LC 滤波也是较常采用的电源滤波方式,设计中应注意 L、C 值的选取,若选取不当不仅不能保护电路,反而会对电路造成损坏。其电路如下:

                                              

javacv fir滤波器_运放_02

在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,由电感的感抗公式

javacv fir滤波器_运放_03

可知:电感L越大,频率f越高,感抗就越大。因此电感线圈有通低频,阻高频的作用,这就是电感的滤波原理。                                                            

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上图是LC低通滤波电路,电感在电路最常见的作用就是与电容一起,组成LC滤波电路。电容具有“阻直流,通交流”的本领,而电感则有“通直流,阻交流,通低频,阻高频”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路,那么,交流干扰信号大部分将被电感阻止吸收变成磁感和热能,剩下的大部分被电容旁路到地,这就可以抑制干扰信号的作用,在输出端就获得比较纯净的直流电流。

    另外在LC滤波电路的设计当中,可变换为不同的滤波电路。有低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器,带阻滤波器。在使用该电路时,一定要注意电感L与电容C不同取值而导致的截至频率不同。

                                                                                          

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其中: L(电感量) 单位为uH     C(电容量)  单位为pF

 

π型滤波

π型滤波仅适用于负载输出较平稳,工作电流小,电流变化不大的情况。从实验效果看,对电流有 0~2A 间变化的电路,电感采用 10uH,电容采用220uF 能有较好的滤波效果。其电路如下:

                                       

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        对于单板的电源输入侧,出于上电特性及热插拔的需要,需要加π型滤波电路,基本的电路形式如图 样例2 所示。 其中,C3为输入侧的输入电容,L1为输入电感,C4为π型滤波电路的输出侧电容。C3的主要目的是为了限制上电瞬间的电压上升率,并滤除输入侧电路由电源引入的纹波,因此,C3一般是由直流电容及交流电容组成的并联电容组,其中直流电容的主要作用是去除电容中的纹波,而交流电容的主要作用是为了去耦。

        输入侧一般选取钽电容,去耦电容的值为 0.01uf-1uf 之间,针式或贴片均可,但从生产工艺的角度,则以选取贴片为佳,推荐的参数为直流电容 10uf,交流电容 0.1uf。 电感的作用为抑制电流变化率,电感越大,抑制效果越好,但同时电感太大时的上电特性不好,上电及下电时,电感两端会产生反电势,这样会对后面的负载产生影响,故参数不宜过大,因而推荐的参数为 10uH。

      输出侧的电容不仅要完成去耦及滤纹波的作用,而且还须维持滤波后电平不受电感反电势的影响,兼顾考虑板内负载大小及板内其他去耦电容的数量,推荐参数为直流电容 10uf,交流电容 0.01-1uf。