一般LC滤波器的设计
LC带通滤波器的设计与仿真设计毕业设计(论文)
1.3.3 滤波器的前景....................................................7
1.3.4几种新型滤波器介绍..........................................8
●阻带滤波器：它的阻带限定在两个有限频率ƒ1与ƒ2之间，阻带两侧都有通带。
1.1.2 滤波器的种类
根据使用的波段和元件的不同，滤波器有很多种类，而且随着技术的发展，种类还在不断增加。总的来说，滤波器可分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。
在无源滤波器中，所使用的是无源元件。他们在个体或组合的情况下，能够把一种形式的能量变换为另一种形式，并重新变回到原来的形式，换言之，它们必须是谐振性的。例如，在一个LC谐振电路中，在电容器的电场和电感线圈的磁场之间不断发生着能量的反复交换。因此，如果两个不同储能装置当相互偶合时，能够以很小的损耗实现能量的交换，它们就可以被利用为滤波器元件。
结束语.................................................................................43
致谢....................................................................................45
摘要
随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理的不可缺少的部分，也得到了迅速的发展。LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分，它的应用相当的广泛。因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。
LC滤波器设计与制作
现代电子学实验报告设计课题：LC滤波器设计专业班级：学生姓名：指导教师：设计时间：LC滤波器的设计一、实验目的设计和制作LC滤波器二、实验设备TDS2000B数字存储示波器SP3060型数字合成扫频仪MT 4080 handheld METER三、实验内容（一）ADS仿真1、定k型LPF（例2.6）设计截止频率为50MHz,且特征阻抗为50Ω的5阶π形定k型LPF。
步骤：1）归一化LPF的设计数据对截止频率进行变换，待设计滤波器的截止频率与基准滤波器的截止频率的比值M为：M=待设计滤波器截止频率/基准滤波器的截止频率=50MHz/（1/2π）Hz ≈3.1415927×10^62）用这个M值去除基准滤波器的所有电感和电容的值，得到的特征阻抗仍为归一化特征阻抗1Ω，而截止频率从归一化截止频率1/(2π)Hz变成了50Hz的滤波器的各元件参数。
3）接着把特征阻抗从1Ω换成50Ω。
为此要求出待设计滤波器特征阻抗与基准滤波器特征阻抗的比值K。
K=待设计滤波器特征阻抗/基准滤波器特征阻抗=50Ω/1Ω4）将中间结果滤波器的所有电感值各乘以K，将中间结果滤波器的所有电容值各除以K，即得实验设计结果。
电路图：衰减和延时：3、巴特沃斯型LPF（例3.7）试设计并制作截止频率为1.3GHz且特征阻抗为50Ω的5阶T形巴特沃斯型LPF。
步骤：以这个归一化LPF为基准滤波器，将截止频率从1/（2π）变换成190MHz，将特征阻抗从1Ω换成50Ω即可得到所要设计的滤波器。
M=待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率=1.3GHz/1/（2π）≈8.168×10^9K=待设计滤波器的特征阻抗/基准滤波器的特征阻抗=50Ω/1Ω=50电路图：衰减特性和反射损耗：截至频率附近的衰减特性：4、切比雪夫型LPF（例4.5）试设计并制作截止频率为190MHz且特征阻抗为50Ω的5阶π形切比雪夫型LPF。
步骤：1）为进行截止频率变换求出比值M≈1.934×10^9。
LC滤波器简单设计法
滤波器按照通带特性分类有：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BRF）、全通滤波器（APF）。
关于全通滤波器说明一下，从频率的选择上没有什么特别的作用，因为它基本不具备选频特性，那么这个滤波器有什么用呢？当信号通过这个滤波器时，不会损失任何频率成分，但是信号所包含的各频成分的延时会随频率不同而不同，那么这个滤波器的作用就是改变信号延时，常用在对系统延时进行补偿的场合，也成为移相器。
大家都知道理想的滤波器矩形窗是很难实现的，设计时使用某个函数逼近窗函数来进行设计，这样的滤波器设计方法称为函数型滤波器，根据函数对滤波器进行分类：巴特沃斯型滤波器，在通带内响应最为平坦。
X图1 巴特沃斯型滤波器切比雪夫型滤波器（等波纹滤波器），截止频率特别好，群延时特性不太好，通带内有等波纹起伏。
图 2 切比雪夫型滤波器逆切比雪夫型滤波器（巴特沃斯-切比雪夫滤波器），阻带内有零点（陷波点），椭圆滤波器有更好的截止特性，因此并不经常使用。
图 3 逆切比雪夫型滤波器椭圆滤波器（联立切比雪夫滤波器），通带内有起伏，阻带内有零点（陷波点），截止频率比其他滤波器都好，但是对器件要求很高。
图4 椭圆滤波器贝塞尔型滤波器（延时最平伏滤波器），通带内延时特性最为平坦，截止特性特别差。
图5 贝塞尔滤波器一般没有特别要求可以选择巴特沃斯滤波器，衰减特性和相位特性都比较好。
对衰减特性有要求的情况，可以选择切比雪夫滤波器，但是其相位特性不是很好，对非正弦信号会产生失真。
对相位特性由要求的情侣，可以选择贝塞尔滤波器，输出信号一般不会失真。
一般滤波器通带内有起伏，则衰减特性会比较好。
低通滤波器设计（LPF）以上基于函数的滤波器设计都是现代模拟滤波器设计的典型方法，比较古典的基于映像参数的设计方法，在设计方法上比较简单，但是相较则截止频率不准确、性能较差。
定K型滤波器，以变量f作为截止频率，计算时只需要将 f 换成实际截止频率即可。
三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法
三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法一、本文概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展，三相PWM（脉宽调制）逆变器在电力系统中得到了广泛应用。
为了改善逆变器的输出波形质量，降低谐波对电网的污染，LC滤波器被广泛应用于逆变器的输出端。
本文旨在探讨三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计方法，分析滤波器的主要参数对滤波效果的影响，为工程师提供一套实用的滤波器设计流程和指导原则。
本文将首先介绍三相PWM逆变器的基本工作原理和LC滤波器的功能特点，然后详细阐述LC滤波器的设计步骤，包括电感、电容参数的选取，滤波器截止频率的计算等。
接着，本文将通过仿真和实验验证所设计的LC滤波器的性能，分析滤波效果与滤波器参数之间的关系。
本文将总结滤波器设计的关键因素，并给出一些实用建议，以帮助工程师在实际应用中更好地设计和优化LC滤波器。
通过本文的阅读，读者可以全面了解三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计原理和方法，掌握滤波器参数的选择和优化技巧，为提升逆变器输出波形质量和电网稳定性提供有力支持。
二、三相PWM逆变器基础知识三相PWM（脉冲宽度调制）逆变器是一种电力电子设备，用于将直流（DC）电源转换为三相交流（AC）电源。
它是许多现代电力系统中不可或缺的一部分，特别是在可再生能源领域，如太阳能和风能系统中。
了解三相PWM逆变器的基础知识是设计其输出LC滤波器的前提。
三相PWM逆变器的基本结构包括三个独立的半桥逆变器，每个半桥逆变器都连接到一个交流相线上。
每个半桥由两个开关设备（通常是绝缘栅双极晶体管IGBT或功率MOSFET）组成，它们以互补的方式工作，以产生所需的输出电压波形。
PWM控制是逆变器的核心。
它涉及快速切换开关设备，以便在平均意义上产生所需的输出电压。
通过调整每个开关设备的占空比（即它在任何给定时间内处于“开”状态的时间比例），可以精确地控制输出电压的大小和形状。
三相PWM逆变器的一个关键特性是它能够产生近似正弦波的输出电压。
LC滤波电路原理与设计详解
LC滤波电路LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
\LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，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，是根据富立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电容滤波电路电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
LC滤波电路原理及设计详解
L C滤波电路原理及设计详解Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998LC滤波电路LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；无源滤波器，又称，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；、、都属于无源滤波器。
LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，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，是根据富立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，叫做经典滤波器或电容滤波电路电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
LC滤波电路原理及设计详解
LC滤波电路原理及设计详解LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，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，是根据富立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。
电容滤波电路/电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
LC低通滤波器的设计
LC 低通滤波器的设计如图所示的滤波器，忽略电感电阻及线路阻抗，则该滤波器的传递函数为：LC S RC LC CS CS LS R S Ui S Uo S G s 111111)()()(2+⋅+=⋅++==设 LC n 1=ω:无阻尼自然震荡角频率； C LR 21=ξ:阻尼比。
则2222)(nn n s s S G ωξωω++= 为一个二阶震荡系统，由其幅频特性可知，在低频段，0)(,≈<<ωωωL n ,其低频渐近线是一条零分贝的水平线；在高频段，()⎪⎭⎫ ⎝⎛-≈>>n n L ωωωωωlg 40,，其高频渐近线是一条斜率为-40dB 的直线。
折转频率为n ω，在折转频率n ωω=，产生的误差为()()ξω2lg 20lg 20-=L 。
当ξ<0.707时，幅频特性曲线和渐近线之间会有谐振峰，影响准确性，随着的减小ξ，谐振峰增大。
选择合适的折转频率n ω，以保证逆变器输出的基波信号经过滤波器后不会衰减或衰减很小，而谐波信号会有较大的衰减。
一般来说，折转频率越低，滤波效果越好，但过低会增大基波信号的损失，同时所要求的电感和电容值会增大，增加了系统的成本和体积，也增大了损耗。
由 C LR 21=ξ可知，ξ不仅和电感电容的值有关，而且和负载R 有关。
R 越小，ξ越大，系统的稳定性增强。
滤波器的截止频率为()LC f n L ππω212==，必须远小于P W M 电压中所含有的最低次谐波频率，又远大于基波频率。
一般选为:min 110f f f L <<其中为基波1f 频率，min f 为最低次谐波频率。
对于高频的P W M 逆变器，载波频率远大于10倍的基波频率，一般选为载波频率的1/10-1/5。
LC滤波电路原理及设计详解
LC滤波电路LC 滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
LC 滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，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，是根据富立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电容滤波电路电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波（包括倒L型、LC滤波、LC n型滤波和RGt型滤波等）＜有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
LC滤波电路原理及设计详解
LC滤波电路LC滤波器也称为无源滤波器,就是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器,顾名思义,就就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般就是由滤波电容器、电抗器与电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要;无源滤波器,又称LC滤波器,就是利用电感、电容与电阻的组合设计构成的滤波电路,可滤除某一次或多次谐波,最普通易于采用的无源滤波器结构就是将电感与电容串联,可对主要次谐波(3、5、7)构成低阻抗旁路;单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成,通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路,且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载,只适用于信号处理,滤波就是信号处理中的一个重要概念。
滤波分经典滤波与现代滤波。
经典滤波的概念,就是根据富立叶分析与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,都可以被瞧成就是由无限个正弦波叠加而成。
换句话说,就就是工程信号就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电容滤波电路电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不就是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中含有较大的脉动成分,称为纹波。
为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波与有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波与复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波与RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式就是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。
LC滤波电路原理及设计详解
L C滤波电路原理及设计详解Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020LC滤波电路LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，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，是根据富立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电容滤波电路电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
LC滤波电路原理及设计详解
LC滤波电路LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，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，是根据富立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电容滤波电路电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
一般lc滤波器的设计33664课件
低通滤波器的设计需利用的各种工程设计数据表格：
• 滤波器计算曲线，滤波器衰减特性曲线，滤波器群延时特性 曲线和低通滤波器归一化元件值表等。
• 滤波器计算曲线描述的是通带最大衰减Ap(对巴特沃斯或贝塞 尔滤波器)，或通带最大波纹Ar(对切比雪夫和椭圆函数滤
波器)，阻带最小衰减As，滤波器的带宽比(对巴特沃斯或贝塞 尔滤波器=s/c，对切比雪夫和椭圆函数滤波器=s/r)和
• 频率变换是将原型低通滤波器的特性曲线变换得到 高通、带通和带阻滤波器的特性曲线；
• 网络变换是将频率变换的结果体现在低通原型滤波 器元件的变化，以便实现高通、带通和带阻滤波器。
•附录中列出了这些变换关系，有兴趣者可看，不作为 课程要求。
•目前LC滤波器设计有专用的软件，只要输入相关参 数就可得到频率响应曲线和电路，进行调整、优化。
▪实际滤波器与理想特性之间主要的区别在于： • 通带衰耗不为零；阻带衰耗不为无穷大。
• 通带和阻带之间有过渡带。 • 通带和阻带内不一定平坦，可有起伏。
▪ 逼近方法： 常用的逼近方法有巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近、椭圆 逼近和贝塞尔逼近。
2. 描述滤波器实际频率特性的参数（十个参数） 返回
A
A
As
一、选择低通滤波器的形式。根据幅度平坦的要求， 选择巴特沃斯滤波器。
Ap表示最大通带衰减；p表示通带角频率； As表示阻带最小衰减；s表示阻带边缘角频率；
由题意可得：最大通带衰减Ap 是1分贝；通带频率是 2.5千赫兹。
阻带最小衰减As 是35分贝；阻带频率是20千赫兹。
例 2.3.1 （续1）
二、利用滤波器计算曲线（p43），确定滤波器的阶次 n 。
化，频率用截止频率进行了归一化。
LC滤波器设计与制作
现代电子学实验报告设计课题：LC滤波器设计专业班级：学生姓名：指导教师：设计时间：LC滤波器的设计一、实验目的设计和制作LC滤波器二、实验设备TDS2000B数字存储示波器SP3060型数字合成扫频仪MT 4080 handheld METER三、实验内容（一）ADS仿真1、定k型LPF（例2.6）设计截止频率为50MHz,且特征阻抗为50Ω的5阶π形定k型LPF。
步骤：1）归一化LPF的设计数据对截止频率进行变换，待设计滤波器的截止频率与基准滤波器的截止频率的比值M为：M=待设计滤波器截止频率/基准滤波器的截止频率=50MHz/（1/2π）Hz ≈3.1415927×10^62）用这个M值去除基准滤波器的所有电感和电容的值，得到的特征阻抗仍为归一化特征阻抗1Ω，而截止频率从归一化截止频率1/(2π)Hz变成了50Hz的滤波器的各元件参数。
3）接着把特征阻抗从1Ω换成50Ω。
为此要求出待设计滤波器特征阻抗与基准滤波器特征阻抗的比值K。
K=待设计滤波器特征阻抗/基准滤波器特征阻抗=50Ω/1Ω4）将中间结果滤波器的所有电感值各乘以K，将中间结果滤波器的所有电容值各除以K，即得实验设计结果。
电路图：衰减和延时：3、巴特沃斯型LPF（例3.7）试设计并制作截止频率为1.3GHz且特征阻抗为50Ω的5阶T形巴特沃斯型LPF。
步骤：以这个归一化LPF为基准滤波器，将截止频率从1/（2π）变换成190MHz，将特征阻抗从1Ω换成50Ω即可得到所要设计的滤波器。
M=待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率=1.3GHz/1/（2π）≈8.168×10^9K=待设计滤波器的特征阻抗/基准滤波器的特征阻抗=50Ω/1Ω=50电路图：衰减特性和反射损耗：截至频率附近的衰减特性：4、切比雪夫型LPF（例4.5）试设计并制作截止频率为190MHz且特征阻抗为50Ω的5阶π形切比雪夫型LPF。
步骤：1）为进行截止频率变换求出比值M≈1.934×10^9。
LC滤波器设计1
ADS 仿真结果
精品资料
参数值
阻抗匹配(zǔ
kànɡ pǐ pèi) 法
ADS 仿真结果
精品资料
参数值
先进行特征阻 抗变换 (biànhuàn)， 再采取阻抗匹 配法
ADS 仿真结果
精品资料
参数值
先进行特征 阻抗变换， 再采取阻抗 匹配法后实 际(shíjì)器件 模型仿真结 果
ADS 仿真结果
L(OLD) M
C(NEW)
C(OLD) M
4. K=待设计滤波器的特征阻抗/基准滤波器的特征阻抗
5.
L(N EW )L(O LD )*K
C(NEW)
C(OLD) K
精品资料
例3.1最终器件值及ADS仿真(fǎnɡ zhēn)结果
精品资料
3.2巴特沃斯高通滤波器设计(shèjì)步 骤
1、低通传递函数变换成高通传递函数 2、根据抑制度(zhìdù)选择阶数 3、根据归一化低通滤波器交换电容与电感位置 4、求所有元件值的倒数 5、截止频率变换 6、基于实际截止频率进行元件值变换 7、阻抗变换 8、基于实际阻抗进行元件值变换
LC滤波器设计(shèjì)
精品资料
目录(mùlù)
一、主要类型滤波器介绍
1.1巴特沃斯型滤波器 1.2切比雪夫型滤波器 1.3椭圆函数型滤波器 二、巴特沃斯型滤波器
2.1巴特沃斯低通原型(yuánxíng)滤波器传递函 数
2.2由低通转高通频率变换 2.3由低通转带通频率变换 三、滤波器设计
3.1巴特沃斯低通滤波器设计步骤 3.2巴特沃斯高通滤波器设计步骤 3.3巴特沃斯带通滤波器设计
精品资料
一、主要类型(lèixíng)滤波器介绍
LC滤波电路原理及设计详解
LC滤波电路原理及设计详解LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。
LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。
有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，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，是根据富立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。
电容滤波电路/电感滤波电路作用原理整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例：含有声表面波滤波器的放大电路
VCC
C1 Rb1 Rc
Cb
Rs
Vs
Rb2 Re
匹配网络
Lc
主
中
C2
放
声表面波滤波器（SAW）
2.5有源 RC 滤波器
▪ 特点
• 它不需要电感线圈，容易实现集成化。
• 有一定的增益 。
▪ 滤波器构成
• 以无源 LC 滤波器为原型。 • 用一些基本单元电路构成滤波器，例如用有源 RC 积分器
p表示通带内幅度起伏；s表示阻带内幅度起伏； c称为截止频率（衰减3分贝处角频率）；还有特征阻抗。
说明： •在实际滤波器的设计中，根据对滤波器频率特 性的要求，确定上述这些参数，再根据这些参 数，确定最接近这些参数的传输函数 H(和j) 。 • H常(s)用的逼近方法有： 巴特沃斯逼近，切比雪夫逼近，椭圆逼近和贝 塞尔逼近。 •由于逼近方法不同，所得的滤波器的特性也有 所不同。 • “信号与系统”第十章有详细介绍。
3. 逼近问题（续2）
三、贝塞尔逼近（Beseel）（相位平坦）： 贝塞尔滤波器：在整个通带内，相位-频率特性的起 伏最小或最平，群延时最小。但带外衰减慢。
四、椭圆逼近：
椭圆滤波器：通带、阻带内都为等波纹，幅度-频率特 性具有陡峭的边缘或狭窄的过渡频带。
上述四种滤波器已经编制了设计用的表格，只需确定所需频 率特性，即可利用查表的方法得到相应的电路。为了这些数 据表格的通用性，将滤波器的阻抗用负载阻抗进行了归一
• 真正元件值计算
要将工程设计数据表格中归一化元件值和归一化频率标定成 实际截止频率和负载阻抗时的元件值，应该按下式计算：
R R'RL
L RL L'
c
C 1 C'
c RL
c
返回
4、实现（续4）－－低通滤波器的设计 （2）低通滤波器的设计步骤
▪ 根据低通滤波器的设计技术指标，选择低通滤波器的形式。 （幅度最大平坦型、等波纹型………)
基体表面形成厚约10m的铝膜或金膜电极，通称为叉指电
极。）压电材料基片和电极之间会产生声能和电能的相互转
换。
• 信号源的交变电压 发端换能器 压电效应作用 基体
材料弹性形变(声波) 收端换能器 反压电效应 交变电
信号 负载。
▪ 叉指换能器的几何形状就是声表面波的脉冲响应，它们与
声表面波的频率特性互为付氏变换的关系。叉指指长的加
无源 LC 滤波器的优、缺点：
优点：成本低、插入损耗小。 缺点： ▪ 当工作频率较低时，所需要的电感和电容数值都很 大，使得滤波器的体积和重量大。 ▪不易集成化。 ▪工作频率较高时，小电感不易制作，且分布参数影 响难估计，调整困难。 下面介绍的有源RC滤波器和抽样数据滤波器及声表 滤波器可以克服这些缺点。
▪ 利用图2.3.18（p44)可以查出，阶次为3的巴特沃斯滤波 器，当通带内衰减为1分贝时，其对应的归一化频率是0.8， 由此可以得出截止频率为2.5/0.8=3.13千赫兹。
▪ 利用此结果重新计算带宽比20/3.13=6.39，再利用图2.3.17查 阶次为3的衰减As，结果为43分贝，满足要求。 由此，可以确定所需要的阶次为3。
106
C
将归一化元件值代入，即可得实际元件值为
RS RL 600 欧姆 C1 0.0847 微法
C3 0.0847 微法 L2 61 毫亨
is
i2
<1>
<3>
iL
RS
L2VsC1 NhomakorabeaC3
RL
• 高通，带通和带阻滤波器的设计，可以通过对低通 滤波器的变换得到。
• 利用低通滤波器得到高通、带通和带阻滤波器的设 计，需要经过频率变换和网络变换。
3. 逼近问题：
四种逼近衰减特性曲线的方法
一、 巴特沃斯逼近（Butterworth）（幅度最大平坦型）
A
H ( j ) 2
1
2n
1
C
Ap
0
p
式中 n为 滤波器的阶数，
c 为截止频率。
▪巴特沃斯滤波器：幅频特性在0频率附近非常平坦，相频 特性很好。且通带、阻带下降呈单调性，幅频特性都通过 －3dB点。适用于一般性滤波。
三. 应用表2.3.2查出电路结构和归一化元件值。其中， 归一化元件值为：
C1' 1.0000
L'2 2.0000 C3' 1.0000
例 2.3.1 （续3）
可得计算实际元件值的表示式
L
RL
c
L
2
600 3.13103
L
30.5103 L
C
1
c RL
C
2
1 3.13103
600
C
0.0847
值的点P2（ As=35dB ），连接P1 和P2点并延长与第三根纵轴相交于
P1
n
P3 点。通过P3点作平行于 轴的 直线，与从 轴上的y1点引出的
P2
P4
与 轴成垂直的直线相交于P4点，
P3
n 1
如果点落在n与(n-1)的衰减线之间，
则选择n=3。这个过程的示意如图 所示。
y1
例 2.3.1 （续2）
先求带宽比 s / c y1
▪ 技术指标中，只给出从0～2.5千赫兹衰减不大于1分贝，并未
给出截止频率，所以需要确定截止频率。为此，先利用给出
的条件，估计一个带宽比为20/2.5=8，利用给定的Ap=1dB，
As=35dB和y1=8。
Ap Ar As
▪ 在Ap或Ar轴上找到给定值的点P1
（ Ap=1dB ），在As轴上找到给定
特性曲线，滤波器群延时特性曲线和数据表和低通滤 波器归一化元件值表等。
4. 实现（续1）
（1）滤波器的归一化设计 ▪ 要求：将阻抗用负载阻抗进行归
• 滤波器阻抗归一化
一化；保持滤波器各元件
▪ 归一化公式：
R
间的阻抗关系不变。
R R' RL
L
L L L' L' L
RL
RL
RL
1
C
1 1
CRL C '
第一，逼近:按给定频响寻找一个可实现的传输函数；
第二，实现：用电网络实现这个传输函数。
可实现的传输函数必须满足如下约束条件：
下图
• 它必须是s的实系数有理函数
• 它的极点必须位于s平面的左半平面
• 分子多项式的阶数必须等于或小于分母多项式的阶数
▪实际滤波器与理想特性之间主要的区别在于： • 通带衰耗不为零；阻带衰耗不为无穷大。
Vo (s)
1 sCR
Vi
2
(
s)
Vi1
(
s)
Vo ( j)
1
jCR
Vi
2
(
j
)
Vi1
(
j
)
2.5.2 运算仿真法实现有源 RC 滤波器 设计过程是：
▪ 根据对滤波器性能的需要，设计一个无源 LC 滤波器作为原型； ▪ 列出原型无源 LC 滤波器的电路方程，将其表示成适合于积分器 实现的形式；（统一为电压变量，即对电压的积分得到电压。）
C' CRL
4. 实现（续2）
▪ 要求：将频率用截止频率进行归
（1）滤波器的归一化设计 • 滤波器频率归一化
▪ 归一化公式：
一化；保持滤波器各元件 间的阻抗关系不变。
R R' (与频率无关)
RL
L
RL
c
L RL
c
L'
c L' c
RL
L
1
CRL
c
1
CRLc
1 C '
C' CRLc
4. 实现（续3） （1）滤波器的归一化设计
低通滤波器的设计需利用的各种工程设计数据表格：
• 滤波器计算曲线，滤波器衰减特性曲线，滤波器群延时特性 曲线和低通滤波器归一化元件值表等。
• 滤波器计算曲线描述的是通带最大衰减Ap(对巴特沃斯或贝塞 尔滤波器)，或通带最大波纹Ar(对切比雪夫和椭圆函数滤
波器)，阻带最小衰减As，滤波器的带宽比(对巴特沃斯或贝塞 尔滤波器=s/c，对切比雪夫和椭圆函数滤波器=s/r)和
2.4 声表面波滤波器（SAW）（电声换能器件）
RS
Vs
表面波
RL
传播方向
• 声表面波是仅在材料表面传播的一种声波，其传播速度为电
磁波速度的
1 10 5
，等效波长极短。
• 声表滤波器是以铌酸锂、锆钛酸铅或石英等压电材料为基体
构成的一种电声换能元件。通常由左右两对指形电极－－发
端换能器和收端换能器（它是利用真空蒸镀法，在抛光过的
和加法器等。
▪ 实现方法
• 运算仿真法。 • *用一阶和二阶电路的级联得到所需滤波器的方法。
2.5.1 构成有源 RC 滤波器的单元电路
1. 加法器
R1
v1 v2
R2
vM RM
2. 积分器 ▪ 一般积分器
R1
vi
R0
vo
vo (t)
M
i 1
Ro Ri
vi (t)
i 1,2,..., M
C2
vo
笫2章 滤波器
2.1引言 2.2滤波器的特性和分类 2.3 LC滤波器
2.3.1 LC串、并联谐振回路及耦合回路 2.3.2 一般LC滤波器 2.4声表面波滤波器 2.5有源RC滤波器 2.6 抽样数据滤波器（*）
2.3 .2 一般 LC 滤波器－－设计与实现
1. 一般LC滤波器设计与实现需要解决的问题：
一、选择低通滤波器的形式。根据幅度平坦的要求， 选择巴特沃斯滤波器。