1、精選優質文檔-傾情為你奉上電容濾波電路濾波原理2007-10-23 21:46濾波電容容量大，因此一般采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正、負極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。當u2為正半周并且數值大于電容兩端電壓uC時，二極管D1和D3管導通，D2和D4管截止，電流一路流經負載電阻RL，另一路對電容C充電。當uC>u2，導致D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負載電阻RL放電，uC按指數規律緩慢下降。當u2為負半周幅值變化到恰好大于uC時，D2和D4因加正向電壓變為導通狀態，u2再次對C充電，uC上升到u2的峰值后又開始下降；下降到一定數值時D2和D4變為

2、截止，C對RL放電，uC按指數規律下降；放電到一定數值時D1和D3變為導通，重復上述過程。RL、C對充放電的影響電容充電時間常數為rDC，因為二極管的rD很小，所以充電時間常數小，充電速度快；RLC為放電時間常數，因為RL較大，放電時間常數遠大于充電時間常數，因此，濾波效果取決于放電時間常數。電容C愈大，負載電阻RL愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大，如圖所示。 四、電容反饋式振蕩電路1.電路組成為了獲得較好的輸出電壓波形，若將電感反饋式振蕩電路中的電容換成電感，電感換成電容，并在轉換后將兩個電容的公共端接地，且增加集電極電阻Rc，就可得到電容反饋式振蕩電路，如右圖所示。因為兩個電容

3、的三個端分別接在晶體管的三個極，故也稱為電容三點式電路。2.工作原理根據正弦波振蕩電路的判斷方法，觀察如上圖所示電路，包含了放大電路、選頻網絡、反饋網絡和非線性元件（晶體管）四個部分；放大電路能夠正常工作；斷開反饋，加頻率為f0的輸入電壓，給定其極性，判斷出從C2上所獲得的反饋電壓極性與輸入電壓相同，故電路弦波振蕩的相位條件，各點瞬時極性如圖所示。只要電路參數選擇得當，電路就可以滿足幅值條件，而產生正弦波振蕩。3.振蕩頻率及起振條件 振蕩頻率反饋系數起振條件4.優缺點電容反饋式振蕩電路的輸出電壓波形好，但若用改變電容的方法來調節振蕩頻率，則會影響電路的反饋系數和起振條件；而若用改變電感的方法來

4、調節振蕩頻率，則比較困難；常用在固定振蕩頻率的場合。在振蕩頻率可調范圍不大的情況下，可采用如右圖所示電路作為選頻網絡。 5.穩定振蕩頻率的措施若要提高電容反饋式振蕩電路的頻率，要減小C1、C2的電容量和L的電感量。實際上，當C1和C2減小到一定程度時，晶體管的極間電容和電路中的雜散電容將納入C1和C2之中，從而影響振蕩頻率。這些電容等效為放大電路的輸入電容Ci和輸出電容Co，改進型電路和等效電器如下圖所示。由于極間電容受溫度的影響，雜散電容又難于確定，為了穩定振蕩頻率，在電感支路串聯一個小容量電容C3，而且C3<<C1，C3<<C2，這樣振蕩頻率幾乎與C1和C2無關，也

5、與Ci和Co無關，所以頻率穩定度高。7.1.3 LC正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路與RC橋式正弦波振蕩電路的組成原則在本質上是相同的，只是選頻網絡采用LC電路。在LC振蕩電路中，當f=f0時，放大電路的放大倍數數值最大，而其余頻率的信號均被衰減到零；引入正反饋后，使反饋電壓作為放大電路的輸入電壓，以維持輸出電壓，從而形成正弦波振蕩。由于LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較高，所以放大電路多采用分立元件電路。一、LC諧振回路的頻率特性LC正弦波振蕩電路中的選頻網絡采用LC并聯網絡，如圖所示。圖(a)為理想電路，無損耗，諧振頻率為（）在信號頻率較低時，電容的容抗( )很大，網絡呈感性；在信號頻率較高時

6、，電感的感抗( )很大，網絡呈容性；只有當f=f0時，網絡才呈純阻性，且阻抗最大。這時電路產生電流諧振，電容的電場能轉換成磁場能，而電感的磁場能又轉換成電場能，兩種能量相互轉換。 實際的LC并聯網絡總是有損耗的，各種損耗等效成電阻R，如圖(b)所示。電路的導納為 回路的品質因數 （）上式表明，選頻網絡的損耗愈小，諧振頻率相同時，電容容量愈小，電感數值愈大，品質因數愈大，將使得選頻特性愈好。當f=f0時，電抗 （）當網絡的輸入電流為I0時，電容和電感的電流約為QIo。根據式 ，可得適用于頻率從零到無窮大時LC并聯網絡電抗的表達式Z=1/Y，其頻率特性如下圖所示。Q值愈大，曲線愈陡，選頻特性愈好。

7、若以LC并聯網絡作為共射放大電路的集電極負載，如右圖所示，則電路的電壓放大倍數 根據LC并聯網絡的頻率特性，當f=f0時，電壓放大倍數的數值最大，且無附加相移（）。對于其余頻率的信號，電壓放大倍數不但數值減小，而且有附加相移。電路具有選頻特性，故稱之為選頻放大電路。若在電路中引入正反饋，并能用反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路。根據引入反饋的方式不同，LC正弦波振蕩電路分為變壓器反饋式、電感反饋式和電容反饋式三種電路。三、電感反饋式振蕩電路1.電路組成 為了克服變壓器反饋式振蕩電路中變壓器原邊線圈和副邊線圈耦合不緊密的缺點，可將變壓器反饋式振蕩電路的N1和N2合并為一個線圈，如右

8、圖所示，為了加強諧振效果，將電容C跨接在整個線圈兩端，便得到電感反饋式振蕩電路。 2.工作原理 觀察電路它包含了放大電路、選頻網絡、反饋網絡和非線性元件（晶體管）四個部分，而且放大電路能夠正常工作。 用瞬時極性法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件：斷開反饋，加頻率為f0的輸入電壓，給定其極性，判斷出從N2上獲得的反饋電壓極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件，各點瞬時極性如上圖所示。只要電路參數選擇得當，電路就可滿足幅值條件，而產生正弦波振蕩。如下圖所示為電感反饋式振蕩電路的交流通路，原邊線圈的三個端分別接在晶體管的三個極，故稱電感反饋式振蕩電路為電感三點式電路。3.振蕩頻率及起

9、振條件振蕩頻率反饋系數起振條件4.優缺點電感反饋式振蕩電路中N2與N1之間耦合緊密，振幅大，易起振；當C采用可變電容時，可以獲得調節范圍較寬的振蕩頻率，最高振蕩頻率可達幾十MHz。由于反饋電壓取自電感，對高頻信號具有較大的電抗，反饋信號中含有較多的高次諧波分量，輸出電壓波形不好。濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。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，用來消除自激，使放大器穩定工作。 旁路電容用在有電阻連接時，接在電阻兩端使交流信號順利通過。1.關于去耦電容蓄能作用的理解1）去耦電容主要是去除高頻如RF信號的干擾，干擾的進入方式是通過電磁輻射。 &#

10、160;    而實際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的。     你可以把總電源看作密云水庫，我們大樓內的家家戶戶都需要供水，     這時候，水不是直接來自于水庫，那樣距離太遠了，     等水過來，我們已經渴的不行了。     實際水是來自于大樓頂上的水塔,水塔其實是一個buffer的作用。     如果微觀來看，高頻器件在工作的時候，其電流是不連續

11、的，而且頻率很高，     而器件VCC到總電源有一段距離，即便距離不長，在頻率很高的情況下，     阻抗Zi*wL+R，線路的電感影響也會非常大，     會導致器件在需要電流的時候，不能被及時供給。     而去耦電容可以彌補此不足。      這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一   （在vcc引腳上通常并聯一個去藕電容，這樣交流分

12、量就從這個電容接地。）2）有源器件在開關時產生的高頻開關噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供      一 個局部的直流電源給有源器件，以減少開關噪聲在板上的傳播和將噪聲引導到地2.旁路電容和去耦電容的區別     去耦：去除在器件切換時從高頻器件進入到配電網絡中的RF能量。去耦電容還可以為器件     供局部化的DC電壓源，它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。 旁路：從元件或電纜中轉移出不想要的共模RF能量。這主要是通過產生AC旁路消除無意的能量進入敏感的部分，另

13、外還可以提供基帶濾波功能（帶寬受限）。我們經常可以看到，在電源和地之間連接著去耦電容，它有三個方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該器件產生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構成干擾。      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。對于同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號的干擾作為濾除對象。高頻旁路電容一般比較小，根據諧振

14、頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大，依據電路中分布參數，以及驅動電流的變化大小來確定。數字電路中典型的去耦電容值是0.1F。這個電容的分布電感的典型值是5H。0.1F的去耦電容有5H的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1F、10F的電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10F左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴格，可按C="1"/F，即10MHz取0.1F，100MHz取0.01F。補充：電容器選用及使用注意事項：1，一般在低頻耦合或旁路，電氣特性要求較低時，可選用紙介、滌綸電容器；在高頻高壓電路中，應選用云母電容器或瓷介電容器；在電源濾波和退耦電路中，可選用電解電容器