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濾波器電路是怎樣的?濾波器有什么作用?
2022-11-01 16:55:33 來源:環(huán)球傳媒網(wǎng) 編輯:

哈嘍小伙伴們 ,今天給大家科普一個小知識。在日常生活中我們或多或少的都會接觸到濾波器電路(濾波器圖片)方面的一些說法,有的小伙伴還不是很了解,今天就給大家詳細(xì)的介紹一下關(guān)于濾波器電路(濾波器圖片)的相關(guān)內(nèi)容。


(資料圖片僅供參考)

濾波器電路(濾波器圖片)

電路設(shè)計(jì)的時候,關(guān)鍵信號濾波處理必不可少,常見的幾種濾波有LC,CL,Π型濾波和T型濾波,這里我們把LC和CL這兩濾波電路拎出來做對比。

在做對比前我們需要弄清楚兩個概念:1.插入損耗,2源阻抗和負(fù)載阻抗效應(yīng)。

一、插入損耗定義如下

其中VL(with filter)是濾波后電壓,VL(without filter)是濾波前電壓。其實(shí)就是以指數(shù)的形式來表達(dá)濾波前后功率的比值。由于一般VL(with filter)小于VL(without filter),因此濾波電路的插損值均為負(fù)數(shù),數(shù)值越小預(yù)示著濾波效果越理想。示意圖如圖1。

圖1. 插入損耗示意圖

二、源阻抗和負(fù)載阻抗效應(yīng)

濾波電路如何搭配,按何種順序來放置才能得到更理想的插入損耗,在大多數(shù)情況下,這取決于源和負(fù)載阻抗的值。一般規(guī)則是,電感放在低阻抗側(cè),而電容應(yīng)放在高阻抗側(cè)。

三、CL和LC濾波電路仿真測試

我們通過研究二階濾波電路CL和LC來驗(yàn)證上述阻抗效用,

如圖2(a)所示。網(wǎng)絡(luò)分析儀在端口1處提供50歐姆的源阻抗。網(wǎng)絡(luò)分析儀在端口2處端接50歐姆負(fù)載阻抗。圖2(b)和(c)顯示了在負(fù)載側(cè)插入1kΩ阻抗的配置,模擬源阻抗小(50歐姆),負(fù)載阻抗大(1050歐姆)的情況。

圖2. (a)無濾波器 (b)低阻抗側(cè)接電感,高阻抗側(cè)接電容 (c)高阻抗側(cè)接,低阻抗側(cè)接電容

圖3顯示了兩種濾波電路的插入損耗曲線

圖3. LC和CL濾波電路插入損耗曲線

從圖3可以看出,LC濾波器明顯優(yōu)于CL濾波器。LC濾波器在10 MHz時的插入損耗比CL濾波效果大約多15 dB。這與將電感放置在低阻抗側(cè)而將電容放置在高阻抗側(cè)的一般規(guī)則是一致的。

四、CL和LC濾波電路實(shí)際測試

為了驗(yàn)證仿真結(jié)果,做了如圖4所示的測量設(shè)置。

圖4. EMC濾波電路VNA測量設(shè)置

圖5. 測試DEMO板

由于使用了四通道網(wǎng)絡(luò)分析儀,因此我們可以同時評估兩個不同的濾波電路的情況。圖6顯示兩種濾波電路的實(shí)際測量結(jié)果。

圖6. LC和CL濾波電路實(shí)際插入損耗測量結(jié)果

顯然,LC濾波電路的性能優(yōu)于CL濾波電路,這與仿真結(jié)果一致。如表1和2所示,在100kHz – 10 MHz頻率范圍內(nèi),仿真和測量結(jié)果非常接近。

表1:CL濾波電路的仿真和實(shí)際測量插入損耗對比

表2:LC濾波電路的仿真和實(shí)際測量插入損耗對比

在10 MHz時,兩個濾波電路的仿真插入損耗之間的差為15.1 dB,與實(shí)測結(jié)果接近(實(shí)測相差16.7dB)。

需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是,我們發(fā)現(xiàn)實(shí)際測量結(jié)果和仿真結(jié)果會存在差異,這是因?yàn)榕c理想電路相比,現(xiàn)實(shí)情況下濾波器件和PCB走線存在寄生效應(yīng)。

最后,測量結(jié)果清楚地表明,在整個頻率范圍內(nèi),LC濾波電路比CL濾波電路在源阻抗小,負(fù)載阻抗大的情況下具有更高的插入損耗和更好的濾波效果。

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關(guān)鍵詞: 濾波器電路 濾波器圖片

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