第四章 滤波电路
滤波电路原理分析
滤波电路原理分析
滤波电路是一种电子电路，用于去除信号中的噪声或频率分量，只保留所需的信号成分。
其原理基于信号的频域特性，通过选择合适的滤波器类型和参数来实现。
滤波电路通常由被滤波的信号输入端、滤波器和输出端组成。
滤波器是该电路的核心部件，根据信号的频率特性选择适当的滤波器类型。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器用于去除高频信号，只保留低频部分。
其工作原理是将高频信号的能量耗散或削弱，使得只有低频信号可以通过。
高通滤波器则相反，只保留高频信号。
带通滤波器用于选择一个特定频率范围内的信号，滤除其他频率的信号。
其原理是在一定频率范围内提供通路，而在其他频率上提供阻断。
带阻滤波器则用于滤除某个特定频率范围内的信号，只传递其他频率的信号。
其原理是在一定频率范围内提供阻断，而在其他频率上提供通路。
滤波电路根据滤波器的类型和参数，可以实现不同程度的滤波效果。
常见的滤波电路包括RC滤波器、RL滤波器、LC滤波
器和活动滤波器等。
它们通过选择合适的电容、电感或运算放大器等元件参数，实现对信号的滤波功能。
此外，滤波电路还需要考虑一些其他因素，如滤波器的频率响应、相移以及失真等。
这些因素会影响滤波电路对信号的处理效果，需要通过合理设计和选择元器件来解决。
总之，滤波电路的原理是根据信号的频域特性选择合适的滤波器类型和参数，实现对信号的滤波功能。
它在电子电路中起到去噪和频率选择的作用，广泛应用于各种电子设备和通信系统中。
简述滤波电路的原理及应用
简述滤波电路的原理及应用一、滤波电路的原理滤波电路是一种能够选择特定频率范围内信号的电路，其原理是基于电容、电感和电阻的特性（RC、RLC电路）。
滤波电路的主要作用是滤除杂散信号，提取需要的信号成分，使其保持较稳定的幅度和相位。
滤波电路的原理可以分为两种：低通滤波和高通滤波。
1. 低通滤波低通滤波电路可以通过滤除高频信号，使得低于截止频率的信号通过，而高于截止频率的信号被滤除。
其原理是通过增加电容或电感的阻抗来实现。
常见的低通滤波电路有RC低通滤波器和RLC低通滤波器。
•RC低通滤波器：通过连接电阻和电容组成的电路，使得高频信号被短路，只有低频信号通过。
•RLC低通滤波器：在RC电路的基础上，引入电感，通过改变电感和电容的数值实现截止频率的调整，进一步滤除高频信号。
2. 高通滤波高通滤波电路可以通过滤除低频信号，使得高于截止频率的信号通过，而低于截止频率的信号被滤除。
其原理是通过改变电容和电感的阻抗来实现。
常见的高通滤波电路有RC高通滤波器和RLC高通滤波器。
•RC高通滤波器：通过连接电阻和电容组成的电路，使得低频信号被短路，只有高频信号通过。
•RLC高通滤波器：在RC电路的基础上，引入电感，通过改变电感和电容的数值实现截止频率的调整，进一步滤除低频信号。
二、滤波电路的应用滤波电路在电子设备和通信系统中具有广泛的应用。
1. 信号处理滤波电路在信号处理中起到重要的作用。
通过选择适当的滤波电路，可以滤除噪声和干扰信号，提取出需要的信号成分。
例如，在音频设备中，使用低通滤波器去除高频噪声，使得音频信号更加纯净；在无线通信系统中，使用带通滤波器选择特定频段的信号，排除其他频段的干扰。
2. 电源滤波电源滤波电路用于去除电源信号中的高频噪声，提供稳定的直流电源。
在电子设备中，电源不稳定会对各个模块的正常工作产生干扰，因此需要使用滤波电路进行稳定化处理。
常见的电源滤波电路包括LC滤波器和小信号RC滤波器。
3. 无线通信系统滤波电路在无线通信系统中也应用广泛。
第四章滤波电路
四、无源元件的选择
电阻的选择
主要考虑精度、功率和温度系数。 炭膜电阻：便宜，噪声大，温度系数大。 金属膜电阻：各方面都要好一些，但相对贵 一些。 贴片电阻：精度通常在1％～5％之间。阻值 大、功率大的电阻其体积通常也大。
电容的选择
瓷片电容：一般适于高频场合。 独石电容：体积小，容量大，高低频都 可以用；但误差较大，常用于旁路或者 低频隔直。 钽电容：自放电很小，频率特性比铝电 解好的多，比较贵。
一般取R1＝R2，C1＝C2
20lgA/dB
20
α=0.1
α=0.2
0 0 -1
α=2.5 -20
α=1.67 α=1.25 α=0.8
-40
α=0.33 α=0.5
lg(ω/ω0)
1
a) 幅频特性
-60
第二节 RC有源滤波电路
2、高通滤波器
C1 ui(t)
C2
R1
∞
+
+
R2
-N
R R0 uo(t)
（四）二阶滤波器
1、二阶低通滤波器 二阶低通滤波器的传递函数的一般形式为
它的固有频率为a01/2，通带增 益Kp=b0/a0，阻尼系数为a1/w0。
其幅频特性与相频特性为
第一节 滤波器的基本知识
20lgA/dB
20
α=0.1
α=0.2
0 0 -1
α=2.5 -20
α=1.67 α=1.25 α=0.8
α=0.2 α=0.33 α=0.5
0°-1
0
b)
图4-4
1 lg(ω/ω0) b) 相频特性
第一节 滤波器的基本知识
3、二阶带通滤波器 二阶带通滤波器的传递函数的一般形式为
第四章_滤波电路
第四章 信号滤波目前在一般测控系统中, RC 有源滤波器,特别是由各种形式一阶与二阶有源滤波电路构成的滤波器应用最为广泛.它们的结构简单,调整方便,也易于集成化,实用电路多采用运算放大器作有源器件,几乎没有负载效应,利用这些简单的一阶与二阶电路级联,也很容易实现复杂的高阶传递函数,在信号处理领域得到广泛应用.由于一阶电路比较简单,也可由RC 无源网络实现,性能不够完善,应用不多,所以本节只介绍压控电压源型、无限增益多路反馈型与双二阶环型这三种常用的二阶有源滤波电路。
4.1压控电压源型滤波电路u i )图4.1 压控电压源滤波电路图4.1是压控电压源滤波电路基本结构，点划线框内由运算放大器与电阻R 和0R 构成的同相放大器称为压控电压源，压控电压源也可以由任何增益有限的电压放大器实现，如使用理想运算放大器，压控增益R R /1K 0f +=该电路传递函数为[]24315432121)1()()(H Y Y Y K Y Y Y Y Y Y Y Y K s f f +-+++++=式中51~Y Y ——所在位置元件的复导纳，对于电阻元件i i R Y /1=，对于电容元件)5~1(==i sC Y i i 。
51~Y Y 选用适当电阻Ｒ、电容Ｃ元件，该电路可构成低通、高通与带通三种二阶有源滤波电路．１.低通滤波电路在图4.1中，取1Y 与2Y 为电阻，3Y 与5Y 为电容，4Y =0开路，可构成低通滤波电路，如图4.2a 所示，滤波器的参数为RR 1K K 0f p +==21210C C R R 1=ω22f2110C R K -1R 1R 1C 1+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=αω 2．高通滤波电路在图4.1中，取3Y 与5Y 为电阻，1Y 与2Y 为电容，4Y =0开路，可构成高通滤波电路，如图4.2b 所示，该电路相当于图4.2a 低通电路中，电阻R 与电容C 位置互换，滤波参数为RR K K f 0p 1+==21210C C R R 1=ω11f 2120C R K -1C 1C 1R 1+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=αωu i )a ）1R )b ）)c ）2R a ）低通滤波电路 b ）高通滤波电路 c ）带通滤波电路图4.2 压控电压源型二阶滤波电路3．带通滤波电路R )图4.3 压控电压源型二阶带阻滤波电路用压控电压源构成的二阶带阻滤波电路也有多种形式，图4.3是一种基于RC 双T 网络的二阶带阻滤波电路，双T 网络必须具有平衡式结构，()()32121321R C C R R C R R ++=，或213R //R R =，213C //C C =。
什么是滤波电路以及如何分析滤波电路
. 什么是滤波电路滤波电路是将整流出来的直流脉动电压中的交流成分滤除的电路，以得到平滑实用的直流电压。
滤波电路是有许多种类，例如，电容滤波电路、电感滤波电路、倒L型LC滤波电路、π型LC滤波电路、RC滤波电路等，如图5-74所示。
由于电感元件大笨重，而且在负载电流突然变化时会产生较大的感应电动势，易造成半导体管的损坏，所以在实际电路中通常使用电容滤波电路和RC滤波电路，在一些要求较高的电路中，还使用有源滤波电路2.怎么分析电容滤波电路（1）电容滤波电路如图5-75所示。
图中T为电源变压器，VD1``~VD4为整流二极管，C为滤波电容器，R1为负载电阻。
2）电容滤波电路时利用电容器的充分电原理工作，其工作过程可用图5-76示意图进行说明。
U0为整流电路输出的脉动电压，UC为滤波电路输出电压（即滤波电容C上电压）①在t0时刻，Uc=0。
t0~t1时刻，随着整流输出脉动电压U0的上升，U0>Uc，整流二极管导通，Uo向滤波电容C 充电，使C上电压Uc迅速上升，充电电流为ic:同时，U0向负载电阻供电，供电电流为iR,如图5-76 (a)所示②到t1时刻，C上电压UC=U0。
，充电停止。
t1~t2时刻。
U0处于下降和下一周期的上升阶段，但因为U0③t2~t3时刻，U0上升再次达到U0>Uc；整流二极管导通，U0又开始向c充电，补充C 上己放掉的电荷。
④t3~t4时刻，U0又处于U0(3)从波形图可见，在起始的若干周期内，虽然滤波电容C 时而充电、时而放电，但其电压Uc的总趋势是上升的。
经过若干周期以后，电路达到稳定状态，每个周期C的充放电情况都相同，即C上充电得到的电荷刚好补充了上一次放电放掉的电荷。
正是通过电容器C的充放电，使得输出电压Uc保持基本恒定，成为波动较小的直流电。
滤波电容C 的容重越大，滤波效果相对就越好。
(4)电容滤波电路虽然很简单，但是滤波效果不是很理想，输出电压中仍有交流分量，因此实际电路中使用较多的是RC 滤波电路。
什么是滤波电路
什么是滤波电路滤波电路是一种常见的电子电路，用于去除信号中的噪声或者选择特定频率范围内的信号。
滤波电路在各个电子设备中广泛应用，包括音频设备、通信设备、电源设备等等。
本文将介绍滤波电路的基本原理、分类、常见应用及工作原理。
一、滤波电路的基本原理滤波电路通过选择特定频率范围内的信号，或者去除信号中的杂波和干扰，实现信号的处理和提取。
其基本原理是利用电容、电感或者二者的组合，对不同频率的信号进行衰减或放大。
电容或电感可以根据频率的不同，阻止或允许信号通过。
二、滤波电路的分类滤波电路按照频率特性的不同可以分为低通滤波电路、高通滤波电路、带通滤波电路和带阻滤波电路。
1. 低通滤波电路低通滤波电路允许低频信号通过，而阻止高频信号通过。
通常用于去除高频噪声或提取低频信号。
常见的低通滤波电路有RC低通滤波电路和RL低通滤波电路。
2. 高通滤波电路高通滤波电路允许高频信号通过，而阻止低频信号通过。
通常用于去除低频噪声或提取高频信号。
常见的高通滤波电路有RC高通滤波电路和RL高通滤波电路。
3. 带通滤波电路带通滤波电路允许特定范围内的信号通过，而阻止其他频率范围内的信号通过。
常见的带通滤波电路有RC带通滤波电路和LC带通滤波电路。
4. 带阻滤波电路带阻滤波电路阻止特定范围内的信号通过，而允许其他频率范围内的信号通过。
常见的带阻滤波电路有RC带阻滤波电路和LC带阻滤波电路。
三、滤波电路的常见应用滤波电路在各个领域中都有广泛的应用。
以下是滤波电路的一些常见应用：1. 音频设备中的滤波电路音频设备中常用的滤波电路有低通滤波器，用于去除高频噪声，以确保音频信号的清晰度和质量。
2. 通信设备中的滤波电路通信设备中使用滤波电路用于信号处理和频率选择。
例如，在收音机中使用带通滤波电路选择特定的广播频率。
3. 电源设备中的滤波电路电源设备中常用的滤波电路有电源滤波器，用于去除电源信号中的噪声和纹波电压，以确保电子设备的正常工作和稳定性。
模拟滤波电路
是与滤波器网络中有源元件和无源有关的参数。
根据线性化理论，任意个互相隔离的网络级联后，总的传递函数应是各 个网络传递函数的乘积。
H S
n1/
i 1
2
b0i S S2
2 b1i S b2i a1i S a2i
n1/ 2
Hi
i 1
S
H i S
b0i S 2 b1i S b2i S 2 a1i S a2i
Hi(S)为二阶网络的传递函数的普遍形式。
如n为奇数，Hi(s)必然包含有一个一阶传递函数;若n为偶数，一个n阶 的网络就可分解为n/2个二阶函数来实现。
三、有源滤波器的传递函数
H S
Kp
S
S
Z1 S Z 2 S P1 S P2 S
Z m
Pn
Kp常数，Z为分子多项式方程的m 个根，称为零点; P为分母多项式方 程的根，称为极点;零点和极点的值，由a和b决定，亦即取决于滤波电路 的结构参数。
一、压控跟踪滤波器 实现跟踪滤波器的要求：
① 滤波器f0在一定范围内变化时，不影响滤波器的通带增益； ② f0在一定范围内变化时，保持滤波器的带宽不变；
H S
S2
Kp BS
BS
2 0
02
1 C 2R3
1 ( R1
1
R2
)
Kp
R3 2 R1
B 2 R3C
二阶无限增益多路反馈带通滤波器
无限增益多路反馈压控带通滤波器的构成
经滤波器后只产生相同的延迟，而没有相位畸变。
2. 高通滤波器
b0=Kp， b1=b2=0, 传递函数为：
H
S
S2
KPS 2
0S
02
滤波电路工作原理
滤波电路工作原理
滤波电路是用来去除或减小信号中的某些频率成分的电路。
它基于信号的频谱特性，将所需信号频率范围内的信号通过，而其他频率范围的信号则被阻塞或衰减。
滤波电路可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等不同类型。
这些滤波器一般由电容、电感或者二者的组合构成。
以低通滤波器为例，它的设计思想是让低频信号通过，而阻止高频信号。
当输入信号进入低通滤波器时，频率越低的信号通过电路时，电容或电感对其造成的阻抗较低，从而允许其通过。
而随着频率的增加，电容或电感对信号的阻抗逐渐增大，从而使高频信号在电路中被衰减或阻碍下来。
高通滤波器的工作原理与低通滤波器正好相反。
它允许高频信号通过，而阻止低频信号。
电容或电感在高通滤波器中起到的作用与低通滤波器相反，随着频率的增加，电容或电感对信号的阻抗逐渐减小，使得高频信号能够通过。
带通滤波器则可以选择特定频率范围内的信号通过，而阻断其他频率范围的信号。
它通常由低通滤波器和高通滤波器的组合构成，通过调节电路的参数可以选择想要通过的频率范围。
带阻滤波器（也称为陷波滤波器）则与带通滤波器相反，它阻断特定频率范围内的信号，而允许其他频率范围的信号通过。
带阻滤波器通常由低通滤波器和高通滤波器的结合构成。
总的来说，不同类型的滤波电路根据设计需求，通过改变电路中的元件参数或结构配置，来实现对特定频率范围的信号的增益或衰减，从而达到滤波的效果。
滤波电路工作原理
滤波电路工作原理滤波电路是电子电路中常见的一种电路，它能够对输入信号进行滤波处理，将其中特定频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号抑制或者衰减。
滤波电路在电子设备中有着广泛的应用，比如在通信系统、音频设备、电源系统等方面都有着重要的作用。
在本文中，我们将详细介绍滤波电路的工作原理，包括滤波器的分类、滤波器的频率响应特性以及滤波器的设计原理。
首先，我们来介绍一下滤波器的分类。
根据滤波器的频率选择特性，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种基本类型。
低通滤波器可以让低频信号通过，而抑制高频信号；高通滤波器则相反，可以让高频信号通过，而抑制低频信号；带通滤波器可以选择一个特定的频率范围内的信号通过，而抑制其他频率范围内的信号；带阻滤波器则相反，可以抑制一个特定的频率范围内的信号，而让其他频率范围内的信号通过。
其次，我们来讨论一下滤波器的频率响应特性。
滤波器的频率响应特性可以用来描述滤波器对不同频率信号的处理能力。
常见的频率响应特性包括布特沃斯特性、切比雪夫特性和椭圆特性等。
布特沃斯特性的滤波器具有最为平坦的通频带响应，但在截止频率附近的过渡带响应较为缓慢；切比雪夫特性的滤波器在通频带和过渡带之间能够平衡通频带波纹和过渡带衰减，具有较为陡峭的过渡带响应；椭圆特性的滤波器在通频带和过渡带之间能够实现更为陡峭的过渡带响应，但通频带内会出现波纹。
最后，我们来探讨一下滤波器的设计原理。
滤波器的设计需要考虑到许多因素，比如通频带的波纹、过渡带的衰减、截止频率等。
在设计滤波器时，需要根据具体的应用需求选择合适的滤波器类型和频率响应特性。
通常情况下，可以通过改变滤波器的电阻、电容、电感等元件的数值来实现滤波器的设计。
此外，现代电子技术还提供了许多先进的滤波器设计方法，比如数字滤波器、自适应滤波器等，这些方法能够更加灵活地实现滤波器的设计和调整。
总的来说，滤波电路作为电子电路中的重要组成部分，其工作原理涉及到滤波器的分类、频率响应特性和设计原理。
§4-3《滤波电路》教案
§4-3《滤波电路》教案教学环节与时间分配教学内容师生活动设计意图导入新课（5分钟）复习：1、电容器在电路中的主要作用？2、整流电路是利用二极管的什么特性？导入:上一节课我们讲了整流电路及其工作原理，大家发现其作用是把交流电转变成脉动的直流电，而我要所需要的波形是比较平滑的直流电，那怎么实现呢？带着这个问题我们来学习本节课的内容。
二、讲授新课1、电容滤波电路（1）电路组成教师提问，学生回答多媒体演示通过对上节课所学知识的回顾，提出问题，激发学生寻求答案的欲望。
运用讨论法、引导法，活跃学生思维，引导学生思考，从而引出课题讲授新课（ 25 分钟）图中，电容C称为滤波电容，电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端（2）工作原理若u2处于正半周，二极管1、2导通，变压器u2给电容C 充电。
此时C相当于并联在u2.上，所以输出波形同u2，是正弦波。
当u2开始下降。
先假设二极管断，电容C就要以指数规律向负载RL放电。
所以在t2到t3时刻，二极管导通，C充电,Uc=Uo按正弦规律变化；t1到t2时刻二极管关断，Uc=Uo按指数曲线下降，放电时间常数为RLC；当RL很小，即Io很大时，电容滤波的效果不好，当RL很大，即Io很小时，尽管较小，RLC仍很大，电容滤波效果也很好。
所以电容滤波适合输出电流较小的场合。
投影展示桥式整流电容滤波电路。
学生认真思考，并回答问题引导学生在前面工作过程分析的基础上画出该电路的工作波形。
巩固练习（5分钟）（3）电路有关参数的计算负载开路时电压：22U UL = 带负载时电压：22.1U U L = 最大反向电压：通过电流： 小提示：滤波电容容量较大，一般用电解电容，应注意电容的正极接高电位，负极接低电位，否则易击穿而爆裂。
电容器的耐压应大于它实际工作时所能承受的最大电压。
2、例题讲解 例4-5 在单相桥式电容滤波整流中，若要求直流输出电压6V, 负载电流为60mA ，试选择合适的整流二极管及滤波电容。
滤波电路的工作原理及应用
滤波电路的工作原理及应用1. 滤波电路的概述滤波电路是一种电子电路，用于去除信号中不需要的频率成分，从而实现对信号的滤波作用。
滤波电路在电子设备中起到关键的作用，广泛应用于通信系统、音频系统、功率控制系统等领域。
2. 滤波电路的分类滤波电路可分为四种常见类型：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
2.1 低通滤波器低通滤波器允许低频信号通过而抑制高频信号。
常见的低通滤波器电路有RC 低通滤波器和LC低通滤波器。
2.2 高通滤波器高通滤波器允许高频信号通过而抑制低频信号。
常见的高通滤波器电路有RC 高通滤波器和LC高通滤波器。
2.3 带通滤波器带通滤波器允许指定范围内的频率通过而抑制其他频率。
常见的带通滤波器电路有LC带通滤波器和RC带通滤波器。
2.4 带阻滤波器带阻滤波器允许指定范围外的频率通过而抑制其他频率。
常见的带阻滤波器电路有LC带阻滤波器和RC带阻滤波器。
3. 滤波电路的工作原理滤波电路的工作原理基于电路中元件对不同频率信号的阻抗特性，通过适当选择电路元件的数值和结构，实现对特定频率成分的滤波。
以下是滤波电路的一般工作原理：3.1 耦合电容耦合电容用于阻断直流信号而传递交流信号。
当信号经过耦合电容后，直流偏置被消除，只有交流信号通过。
3.2 滤波电感滤波电感通过自感和互感的作用对特定频率的信号进行阻断。
根据电感的阻抗特性，可以选择适当的电感数值和结构来实现对特定频率的滤波作用。
3.3 RC电路RC电路是由电阻和电容组成的电路，用于实现对特定频率的滤波。
根据电容和电阻的数值选择，可以实现不同类型的滤波功能。
3.4 LC电路LC电路是由电感和电容组成的电路，用于实现对特定频率的滤波。
电感和电容的数值选择决定了滤波频率的范围和特性。
4. 滤波电路的应用滤波电路在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的应用示例：4.1 通信系统滤波电路在通信系统中用于去除噪声和干扰，保证信号的清晰和可靠传输。
滤波电路工作原理
滤波电路工作原理滤波电路是电子技术中常用的一种电路，它可以对信号进行滤波处理，滤除其中的杂波或者特定频率的信号，从而得到我们需要的纯净信号。
滤波电路的工作原理主要包括滤波器的分类、工作原理、频率响应等方面，下面我们将一一进行介绍。
首先，滤波电路根据其频率特性可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器可以通过滤除高频信号，只保留低频信号；高通滤波器则相反，它可以滤除低频信号，只保留高频信号；带通滤波器可以选择特定的频率范围进行滤波；而带阻滤波器则可以滤除特定的频率范围内的信号。
这些不同类型的滤波器可以根据实际需求进行选择和应用。
其次，滤波电路的工作原理是基于电容和电感的特性来实现的。
在电路中，电容器可以对交流信号通路形成阻抗，从而实现对信号的滤波作用；而电感则可以通过对交流信号的感应和阻抗来实现滤波。
通过合理地设计电容和电感的参数，可以实现对特定频率信号的滤波效果。
此外，滤波电路中还可以使用运算放大器等元件来实现信号的放大和滤波，从而得到更好的滤波效果。
另外，滤波电路的频率响应是评价滤波性能的重要指标之一。
频率响应可以反映滤波器对不同频率信号的响应情况，通常可以通过频率响应曲线来进行展示。
在实际应用中，我们需要根据需要选择合适的滤波器类型和频率响应特性，从而实现对信号的精确滤波处理。
总的来说，滤波电路是一种非常重要的电子电路，在各种电子设备中都有着广泛的应用。
通过对滤波电路的工作原理进行深入的了解，我们可以更好地应用滤波电路来滤除杂波，提取我们需要的信号，从而得到更清晰、更准确的信号处理效果。
希望本文对大家有所帮助，谢谢阅读！。
滤波电路
滤波电路设计交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。
这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。
要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。
换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。
电容滤波电容器是一个储存电能的仓库。
在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。
充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。
电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。
这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。
图5-9是最简单的电容滤波电路，电容器与负载电阻并联，接在整流器后面，下面以图5-9（a）所示半波整施情况说明电容滤波的工作过程。
在二极管导通期间，e2 向负载电阻R fz提供电流的同时，向电容器C充电，一直充到最大值。
e2 达到最大值以后逐渐下降；而电容器两端电压不能突然变化，仍然保持较高电压。
这时，D受反向电压，不能导通，于是Uc便通过负载电阻R fz放电。
由于C和R fz较大，放电速度很慢，在e2 下降期间里，电容器C上的电压降得不多。
当e2 下一个周期来到并升高到大于Uc时，又再次对电容器充电。
如此重复，电容器C两端（即负载电阻R fz：两端）便保持了一个较平稳的电压，在波形图上呈现出比较平滑的波形。
图5-10（a）（b）中分别示出半波整流和全波整流时电容滤波前后的输出波形。
显然，电容量越大，滤波效果越好，输出波形越趋于平滑，输出电压也越高。
但是，电容量达到一定值以后，再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用。
通常应根据负载电用和输出电说的大小选择最佳电容量。
表5-2 中所列滤波电容器容量和输出电流的关系，可供参考。
滤波电路教案
滤波电路教案1. 引言本教案旨在介绍滤波电路的基本概念、原理和应用。
滤波电路是电子电路中常见的一个模块，用于对输入信号进行滤波，抑制干扰或去除噪声。
通过学习本教案，学生将了解滤波电路的分类、特点和设计方法，培养对滤波电路的理解和应用能力。
2. 滤波电路的分类根据频率响应的特点，滤波电路可以分为低通滤波电路、高通滤波电路、带通滤波电路和带阻滤波电路。
2.1 低通滤波电路低通滤波电路能通过低于一定频率的信号分量，抑制高于该频率的信号分量。
常用的低通滤波电路有RC低通滤波电路和RL低通滤波电路。
2.2 高通滤波电路高通滤波电路能通过高于一定频率的信号分量，抑制低于该频率的信号分量。
常用的高通滤波电路有RC高通滤波电路和RL高通滤波电路。
2.3 带通滤波电路带通滤波电路能通过一定频率范围内的信号分量，抑制低于和高于该频率范围的信号分量。
常用的带通滤波电路有二阶带通滤波电路和多阶带通滤波电路。
2.4 带阻滤波电路带阻滤波电路能抑制一定频率范围内的信号分量，而通过其他频率范围的信号分量。
常用的带阻滤波电路有二阶带阻滤波电路和多阶带阻滤波电路。
3. 滤波器的设计3.1 RC滤波电路设计RC滤波电路是一种常见的滤波电路，由电阻和电容组成。
在设计RC滤波电路时，需要确定截止频率和电阻、电容值的选择。
3.2 LC滤波电路设计LC滤波电路是一种基于电感和电容的滤波电路。
在设计LC滤波电路时，同样需要确定截止频率和电感、电容值的选择。
3.3 滤波器的频率响应滤波器的频率响应是指滤波器对输入信号频率的响应特性。
常见的频率响应包括低通滤波器的低频增益、高通滤波器的高频增益、带通滤波器的带内增益等。
4. 滤波电路的应用滤波电路在电子电路中有广泛应用。
以下是几个常见的应用场景：4.1 音频信号处理音频信号处理中经常需要使用滤波电路，以去除噪声或调整频率响应。
4.2 通信系统通信系统中使用滤波电路来抑制干扰信号、频带限制和频率选通。
滤波电路
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电路分类
无源
有源
无源滤波电路的结构简单，易于设计，但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，因而不适用于信 号处理要求高的场合。无源滤波电路通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或者大电流负载时采用 LC（电感、电容）电路滤波。
有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC络和集成 运放组成，因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用，同时还可以进行放大。但电路的组成和设计也较 复杂。有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理。
工作原理
当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时， 电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中； 当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿 电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增 大。
滤波电路
滤去整流输出电压中的纹波
01 工作原理
03 电路分类
目录02 电路作用 Nhomakorabea滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负 载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。
滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。
经典滤波的概念，是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条 件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而 成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正 常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。
滤 波 电 路
滤 波 电 路
电 容 滤 波 电 路
1.1
第8页
2）整流二极管的选择
每只二极管的平均电流为
ID
I o （半波）
每只二极管所承受的最高反向电压
U DM 2U 2
U DM 2 2U 2
（桥式、全波） （半波）
电容滤波电路适用于要求输出电压高、负载电流较小，并且负载较稳定 的电路中。
第5页
滤 波 电 路
电 容 滤 波 电 路
1.1
1 工作原理
在u2的正半周，且u2＞uC（电容两端电压）时，VD1、VD3正向导通，此 时，u2给负载供电的同时对电容器C充电，当充到最大值，即uC=Um后，uC 和u2都开始下降，u2按正弦规律下降，当u2＜uC时，VD1、VD3承受反向电 压而截止，电容器对负载放电，uC按指数规律下降。
在u2的负半周情况相似，只是在|u2|＞uC时，VD2、VD4正向导通。经滤 波后uo的波形如图12-6所示，显然脉动减小。
滤 波 电 路
电 容 滤 波 电 路
1.1
第6页
图12-6 波形图
滤 波 电 路
电 容 滤 波 电 路
1.1
第7页
2 负载上电压的计算
一般常用如下公式估算电容滤波时的输出电压平均值
常用复式滤波 电路
表12-1 常用复式滤波电路的比较 适用场合
Γ型LC滤波电
适用于电流较大、要求输出电压非常平稳的场合，用于
路
高频时更为合适
Π型LC滤波电
它的滤波效果比Γ型LC滤波电路更好，但整流二极管的冲
路
击电流较大，因此更适用于小电流负载场合
该电路中用电阻R代替了Π型LC滤波电路中的电感线圈，
Π型RC滤波电 路
滤波电路工作原理
滤波电路工作原理滤波电路是电子电路中常见的一种电路，它的作用是对输入信号进行滤波处理，去除或者衰减特定频率范围内的信号成分，从而得到所需的输出信号。
滤波电路在电子设备中起着非常重要的作用，广泛应用于通信、音频处理、电源管理等领域。
本文将介绍滤波电路的工作原理，以及常见的滤波电路类型和应用。
首先，我们来了解一下滤波电路的工作原理。
滤波电路的基本原理是利用电容、电感、电阻等元件对输入信号进行频率选择性的处理。
根据不同的频率特性，滤波电路可以将特定频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号衰减或者完全去除。
这样就可以实现对输入信号的滤波处理，得到所需的输出信号。
在滤波电路中，常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器可以通过特定的频率范围内的信号，而衰减高于该频率的信号；高通滤波器则相反，可以通过高于特定频率范围的信号，而衰减低于该频率的信号；带通滤波器可以通过两个特定频率范围内的信号，而衰减其他频率的信号；带阻滤波器则相反，可以衰减两个特定频率范围内的信号，而通过其他频率的信号。
除了基本的滤波器类型外，还有一些特殊的滤波电路，如陷波滤波器、全通滤波器等。
这些滤波电路在特定的应用场合有着特殊的作用，可以实现对信号的精确处理和控制。
在实际应用中，滤波电路可以用于去除噪声信号、提取特定频率范围内的信号、实现音频处理、调节电源波形等。
例如，在音频放大器中，可以使用低通滤波器去除高频噪声；在通信系统中，可以使用带通滤波器提取特定频率范围内的信号；在电源管理中，可以使用高通滤波器调节电源波形，保证电路稳定工作。
总之，滤波电路作为电子电路中重要的一部分，具有广泛的应用前景和重要的意义。
通过对输入信号进行频率选择性的处理，可以实现对信号的精确控制和处理，满足不同应用场合的需求。
希望本文对滤波电路的工作原理有所帮助，也希望读者能够在实际应用中充分发挥滤波电路的作用，实现更多的创新和应用。
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第一节 滤波器的基本知识
A 1.0
4 0.5
3
2
1
0
1
2
ω/ω0
0 -180° -360° 4
1
2
ω /ω 0 1 2
切比雪夫 逼近
3
第二节 RC有源滤波电路
有源滤波器的设计方法 公式法 图表法 计算机辅助法 类比法
第二节 RC有源滤波电路
公式法
一、压控电压源型滤波电路 二、无限增益多路反馈型滤波电路
第一节 滤波器的基本知识
（二）模拟滤波器的频率特性
模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入 H(jw) 简称频率特性。 A(w)＝｜ H(jw) | 幅频特性， ∮(w)=arg(H(jw)) 相频特性。
第一节 滤波器的基本知识
（三）滤波器的主要特性指标
1、特征频率：
①通带截频fp=wp/(2)为通带与过渡带边界点的频率，在 该点信号增益下降到一个人为规定的下限。 ②阻带截频fr=wr/(2)为阻带与过渡带边界点的频率，在 该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。 ③转折频率fc=wc/(2)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的 频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。 ④固有频率f0=w0/(2)为电路没有损耗时，滤波器的谐振 频率，复杂电路往往有多个固有频率。
uo(t)
压控电压源型滤波电路特点
（1）元件数目相对较少； （2）元件值分布范围小； （3）正增益，可调，可获得较高数值和精度 的增益； （4）可使用电位器调整滤波器增益； （5）输出阻抗低； （6）特性容易调整； （7）Q值对元件变化的敏感度高（在低Q电路 不需要考虑此缺点）。
第二节 RC有源滤波电路
第一节 滤波器的基本知识
3、阻尼系数与品质因数 阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻 尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指 标。 阻尼系数的倒数称为品质因数，是评价带通与 带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标， Q= w0/△w。式中的△w为带通或带阻滤波器的 3dB带宽， w0为中心频率，在很多情况下中心 频率与固有频率相等。
C3 C1 ui(t) R1
R2
C2
R
+ +N
∞
uo(t)
第二节 RC有源滤波电路
3、带通滤波器
C2
R1 ui(t) R2 R3 C1 R ∞
+ +N
uo(t)
无限增益多路反馈型滤波电路特点
（1）负增益，可用于需要倒相的场合； （2）通带增益敏感度高，不易于实现精确增 益； （3）所用元器件少； （4）特性稳定； （5）输出阻抗低； （6）中心频率易于调整； （7）Q值对元件变化敏感度低（可用于Q较高 的带通电路中）。
（四）二阶滤波器
1、二阶低通滤波器 二阶低通滤波器的传递函数的一般形式为
它的固有频率为a01/2，通带增 益Kp=b0/a0，阻尼系数为a1/w0。
其幅频特性与相频特性为
第一节 滤波器的基本知识
20lgA/dB 20 0 -20 -40 -60 /(°) α=0.1 0 -1 α=2.5 1 α=0.2
b)
lg(ω/ω0)
b) 相频特性
图4-4
第一节 滤波器的基本知识
3、二阶带通滤波器 二阶带通滤波器的传递函数的一般形式为 其幅频特性与相频特性分别为
第一节 滤波器的基本知识
20lgA/dB 0 Q=0.5 Q=1 Q=2.5 -1 0 Q=5 Q=10 1
lg(ω/ω0)
-20
a) 幅频特性
-40 -60 Q=100 Q=40 Q=20
第一节 滤波器的基本知识
20 20lgA/dB) α=0.1 α=0.2 0
-1
α=2.5
0
α=0.33 1
lg(ω/ω0)
a) 幅频特性
-20
α=1.67 α=1.25 α=0.8 α=0.5
-40 /(°) 180° α=2.5 90°α=1.67 α=1.25 α=0.8 0° -1 0
α=0.1 α=0.2 α=0.33 α=0.5 1
双二阶环滤波电路特点
（1）电路比较复杂（当传递函数比较复杂 时），用的运算放大器比较多； （2）可以实现非常高的Q值（可达100）； （3）稳定性好； （4）调整性好； （5）可在一个电路中的不同节点上得到高通、 低通、带通或带阻滤波器，在集成 滤波器中常用这样的方式。
第二节 RC有源滤波电路
二、无限增益多路反馈型滤波电路（ MFB
（Multiple Feedback，多端负反馈电路） Y3 Y1 ui(t) Y5 Y4 Y2 R ∞ uo(t)
+ +N
第二节 RC有源滤波电路
1、低通滤波电路
R3 C2
R1 R2 ui(t) C1 R
+ +N
∞
uo(t)
第二节 RC有源滤波电路
2、高通滤波器
注意事项：元件参数的最大值和最小值相 比是100：1，则滤波器电路的稳定性、 敏感性肯定会受到影响。当然计算元件 参数的时候，还要注意到，元件参数值 并不是连续的，而是一个序列。
2、类型： 按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器 按功能分：低通、高通、带通、带阻 按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件 构成的无源滤波器、RC有源滤波器 按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、 高阶
第一节 滤波器的基本知识
A() A()
Kp Kp
O
Kp Kp
pc
a)
一般来说，滤波器幅度响应和相位响应是矛盾的
二、选择电路结构
不同的电路拓扑结构有着不同的特性， 设计者应根据设计目标和生产要求来选 择不同的电路形式。对电路形式的选择 可以参考前面的介绍 。 压控电压源型滤波电路 无限增益多路反馈型滤波电路 双二阶环滤波电路
三、选择有源器件
对运算放大器的选择主要需要考虑： （1）带宽，带宽要足够大； （2）输入失调电压和电流； （3）温漂； （4）输入输出形式 （5）开环增益
第一节 滤波器的基本知识
三、滤波器特性的逼近
A() A()
Kp Kp
O
c
O
pc
r
第一节 滤波器的基本知识
理想滤波器在物理上是无法实现的。 测控系统中常用的三种逼近方法为： 巴特沃斯逼近 切比雪夫逼近 贝赛尔逼近
第一节 滤波器的基本知识
（一）巴特沃斯逼近
这种逼近的基本原则是使幅频特性在通带内最 为平坦，并且单调变化。其幅频特性为 n阶巴特沃斯低通滤波器的传递函数为
+
ui(t) C2 R
∞ + uo(t) R0
- N
一般取R1＝R2，C1＝C2
20lgA/dB
20 0 -20 -40 -60
α=0.1 0
α=0.2
α=0.33 α=0.5 lg(ω/ω0)
-1
α=2.5 α=1.67 α=1.25 α=0.8
1
a) 幅频特性
第二节 RC有源滤波电路
2、高通滤波器
第一节 滤波器的基本知识
2、增益与衰耗 滤波器在通带内的增益并非常数。 ①对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益； 高通指w→∞时的增益；带通则指中心频率处 的增益。 ②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义 为增益的倒数。 ③通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大 变化量，如果△Kp以dB为单位，则指增益dB 值的变化量。
C1 ui(t) C2 R2 R1 + ∞ + -N uo(t)
R R0
第二节 RC有源滤波电路
3、带通滤波器
R1 C ui(t) 1 C2 R3 R R2 + ∞ + -N R0 uo(t)
第二节 RC有源滤波电路
4、带阻滤波器
C1 R1 ui(t) C 3 C2 R3 + ∞
R2
+ -N
R R0
第一节 滤波器的基本知识
5、群时延函数 当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输 出信号失真度不超过允许范围，对其相频特 性∮(w)也应提出一定要求。在滤波器设计中， 常用群时延函数d∮(w)/dw评价信号经滤波后 相位失真程度。群时延函数d∮(w)/dw越接近 常数，信号相位失真越小。
第一节 滤波器的基本知识
第二节 RC有源滤波电路
三、双二阶环滤波电路（状态变量电路 ）
1、低通与带通滤波电路
u3(t) R2 R1 R0 ui(t) C1 ∞ R3 C2 ∞ u2(t) R5 R4 ∞ u1(t)
+ N1 +
-
+ N2 +
-
+ N3 +
可用R5调节W0，R2调节Q 可实现高通、带阻与全通滤波的双 二阶环电路
第四章 信号滤波电路
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 滤波器的基本知识 RC有源滤波电路 归一化设计 计算机的辅助设计 数字滤波器简介
第一节 滤波器的基本知识
一、滤波器的功能ห้องสมุดไป่ตู้类型
1、功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或 运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不 同信号的功能。
三、双二阶环滤波电路
第二节 RC有源滤波电路
一、压控电压源型滤 波电路
Y3 Y1 Y4 Y2 Y5 ∞ + + -N R R0 uo(t)
ui(t)
该电路压控 增 益 Kf=1+R0/R ， 传递函数 为
Yi
1 或Yi sCi Ri
第二节 RC有源滤波电路
1、低通滤波电路 滤波器参数为
R1 R2 C1