电容滤波电路滤波原理

电容滤波电路滤波原理
电容滤波电路滤波原理
滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容得正、负极。

电容滤波电路利用电容得充、放电作用,使输出电压趋于平滑。

★当ｕ2为正半周并且数值大于电容两端电压uＣ时,二极管D1与D3管导通,Ｄ２与Ｄ4管截止,电流一路流经负载电阻RL,另一路对电容C充电。

当uC>u2,导致Ｄ1与D３管反向偏置而截止,电容通过负载电阻ＲL放电,uC按指数规律缓慢下降。

★当u２为负半周幅值变化到恰好大于uC时,Ｄ2与D4因加正向电压变为导通状态,u２再次对C充电,uＣ上升到ｕ2得峰值后又开始下降;下降到一定数值时D2与D4变为截止,C对ＲＬ放电,uC按指数规律下降;放电到一定数值时Ｄ1与D3变为导通,重复上述过程、RＬ、C对充放电得影响
电容充电时间常数为ｒＤC,因为二极管得ｒＤ很小,所以充电时间常数小,充电速度快;
ＲLＣ为放电时间常数,因为ＲL较大,放电时间常数远大于充电时间常数,因此,滤波效果取决于放电时间常数、
电容Ｃ愈大,负载电阻RL愈大,滤波后输出电压愈平滑,并且其平均值愈大,如图所示。

四、电容反馈式振荡电路
1、电路组成
为了获得较好得输出电压波
形,若将电感反馈式振荡电路中得
电容换成电感,电感换成电容,并在
转换后将两个电容得公共端接地,
且增加集电极电阻R c,就可得到电
容反馈式振荡电路,如右图所示。

因为两个电容得三个端分别接在
晶体管得三个极,故也称为电容三
点式电路。

2。

工作原理
★根据正弦波振荡电路得判断方法,观察如上图所示电路,包含了放大电路、选频网络、反馈网络与非线性元件(晶体管)四个部分;
★放大电路能够正常工作;
★断开反馈,加频率为f0得输入电压,给定其极性,判断出从C2上所获得得反馈电压极性与输入电压相同,故电路弦波振荡得相位条件,各点瞬时极性如图所示。

★只要电路参数选择得当,电路就可以满足幅值条件,而产生正弦波振荡、
3。

振荡频率及起振条件
振荡频率
反馈系数
起振条件
4、优缺点
电容反馈式振荡电路得输出电压波形
好,但若用改变电容得方法来调节振荡频率,
则会影响电路得反馈系数与起振条件;而若
用改变电感得方法来调节振荡频率,则比较
困难。

在振荡频率可调范围不大得情况下,
可采用如右图所示电路作为选频网络。

5、稳定振荡频率得措施
若要提高电容反馈式振荡电路得频率,要减小C1、C2得电容量与L得电感量。

实际上,当Ｃ1与C2减小到一定程度时,晶体管得极间电容与电路中得杂散电容将纳入Ｃ1与C２之中,从而影响振荡频率。

这些
电容等效为放大电路得输入电容Ｃi
与输出电容Cｏ,改进型电路与等效电器如下图所示。

由于极间电容受温度得影响,杂散电容又难于确定,为了稳定振荡频率,在电感支路串联一个小容量电容Ｃ3,而且Ｃ3〈<c1,c３〈＜ｃ2,这样< p=""> 振荡频率
几乎与Ｃ１与C２无关,也与Cｉ与Ｃo无关,所以频率稳定度高、
7.1。

3 LC正弦波振荡电路
ＬＣ正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路得组成原则在本质上就是相同得,只就是选频网络采用LC电路。

在LＣ振荡电路中,当f=ｆ0时,放大电路得放大倍数数值最大,而其余频率得信号均被衰减到零;引入正反馈后,使反馈电压作为放大电路得输入电压,以维持输出电压,从而形成正弦波振荡、由于ＬC正弦波振荡电路得振荡频率较高,所以放大电路多采用分立元件电路。

一、ＬC谐振回路得频率特性
LC正弦波振荡电路中得选频网络采用ＬC并联网络,如图所示、图(a)为理想电路,无损耗,谐振频率为
(推导过程)
在信号频率较低时,电容得容抗()很大,网络呈
感性;在信号频率较高时,电感得感抗()很大,网络
呈容性;只有当f=f0时,网络才呈纯阻性,且阻抗最
大。

这时电路产生电流谐振,电容得电场能转换成
磁场能,而电感得磁场能又转换成电场能,两种能
量相互转换。

实际得LC并联网络总就是有损耗得,各种
损耗等效成电阻R,如图(b)所示。

电路得导纳
为
回路得品质因数
(推导过程)
上式表明,选频网络得损耗愈小,谐振频率相同时,电容容量愈小,电感数值愈大。

当ｆ=f０时,电抗(推导过程)
当网络得输入电流为I0时,电容与电感得电流约为ＱIｏ、
根据式,可得适用于频率从零到无穷大时ＬC并联网络电抗得表达式Z=１／Ｙ,其频率特性如下图所示。

Q值愈大,曲线愈陡,选频特性愈好。

若以LC并联网络作为共射放大电路
得集电极负载,如右图所示,则电路得电压
放大倍数
根据LC并联网络得频率特性,当f=f0
时,电压放大倍数得数值最大,且无附加相
移(原因)。

对于其余频率得信号,电压放大
倍数不但数值减小,而且有附加相移。

电
路具有选频特性,故称之为选频放大电
路。

若在电路中引入正反馈,并能用反馈
电压取代输入电压,则电路就成为正弦波
振荡电路。

根据引入反馈得方式不同,LC
正弦波振荡电路分为变压器反馈式、电感
反馈式与电容反馈式三种电路。

三、电感反馈式振荡电路
1、电路组成
为了克服变压器反馈式振荡
电路中变压器原边线圈与副边线
圈耦合不紧密得缺点,可将变压
器反馈式振荡电路得N1与N2合
并为一个线圈,如右图所示,为了
加强谐振效果,将电容C跨接在
整个线圈两端,便得到电感反馈
式振荡电路。

2、工作原理
★观察电路它包含了放大电路、选频网络、反馈网络与非线性元件(晶体管)四个部分,而且放大电路能够正常工作、
★用瞬时极性法判断电路就是否满足正弦波振荡得相位条件:断开反馈,加频率为f0得输入电压,给定其极性,判断出从Ｎ2上获得得反馈电压极性与输入电压相同,故电路满足正弦波振荡得相位条件,各点瞬时极性如上图所示。

★只要电路参数选择得当,电路就可满足幅值条件,而产生正弦波振荡。

如下图所示为电感反馈式振荡电路得交流通路,原边线圈得三个端分别接在晶体管得三个极,故称电感反馈式振荡电路为电感三点式电路。

3、振荡频率及起振条件
振荡频率
反馈系数
起振条件
4.优缺点
电感反馈式振荡电路中N2与N１之间耦合紧密,振幅大,易起振;当Ｃ采用可变电容时,可以获得调节范围较宽得振荡频率,最高振荡频率可达几十MＨz、由于反馈电压取自电感,对高频信号具有较大得电抗,反馈信号中含有较多得高次谐波分量,输出电压波形不好、
滤波电容用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。

使输出得直流
更平滑。

?去耦电容用在放大电路中不需要交流得地方,用来消除自激,使放大器稳定工作、?旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。

1、关于去耦电容蓄能作用得理解
1)去耦电容主要就是去除高频如RF信号得干扰,干扰得进入方式就是通过电磁辐射、
而实际上,芯片附近得电容还有蓄能得作用,这就是第二位得。

您可以把总电源瞧作密云水库,我们大楼内得家家户户都需要供水,?这
时候,水不就是直接来自于水库,那样距离太远了,
等水过来,我们已经渴得不行了、?实际水就是来自于大楼顶上得水塔,水塔其实就是一个bｕffer得作用、
如果微观来瞧,高频器件在工作得时候,其电流就是不连续得,而且频率很高,
而器件VＣC到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高得情况下,
阻抗Ｚ＝i＊wL+R,线路得电感影响也会非常大,?会导致器件在需要电
流得时候,不能被及时供给。

而去耦电容可以弥补此不足。

这也就是为什么很多电路板在高频器件VＣC管脚处放置小电容得原因之一
(在vcc引脚上通常并联一个去藕电容,这样交流分量就从这个电容接地。

)
2)有源器件在开关时产生得高频开关噪声将沿着电源线传播。

去耦电容得主要功能就就是提供
一个局部得直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上得传播与将噪声引导到
地
2.旁路电容与去耦电容得区别
去耦:去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中得RF能量。

去耦电容还可以为器件供局部化得DＣ电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。

?旁路:从元件或电缆中转移出不想要得共模RF能量。

这主要就是通过产生ＡC旁路消除无意得能量进入敏感得部分,另外还可以提供基带滤波功能(带宽受限)。

我们经常可以瞧到,在电源与地之间连接着去耦电容,它有三个方面得作用:一就是作为本集
成电路得蓄能电容;二就是滤除该器件产生得高频噪声,切断其通过供电回路进行传播得通路;三就是防止电源携带得噪声对电路构成干扰。

在电子电路中,去耦电容与旁路电容都就是起到抗干扰得作用,电容所处得位置不同,称呼就不一样了。

对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容就是把输入信号中得高频噪声作为滤除对象,把前级携带得高频杂波滤除,而去耦(dｅcoupling)电容也称退耦电容,就是把输出信号得干扰作为滤除对象。

高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般就是0、1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,就是１0u或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流得变化大小来确定。

数字电路中典型得去耦电容值就是0.1μF、这个电容得分布电感得典型值就是5μH。

0、1μＦ得去耦电容有５μH得分布电感,它得并行共振频率大约在７ＭＨz左右,也就就是说,对于１0MＨz以下得噪声有较好得去耦效果,对４０MHz以上得噪声几乎不起作用。

1μF、1０μＦ得电容,并行共振频率在２0MHz以上,去除高频噪声得效果要好一些。

每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。

最好不用电解电容,电解电容就是两层薄膜卷起来得,这种卷起来得
结构在高频时表现为电感。

要使用钽电容或聚碳酸酯电容。

去耦电容得选用并不严格,可按C=”1”／F,即1０ＭＨz取0。

1μF,100MＨｚ取0。

01μF、
补充:电容器选用及使用注意事项:
1,一般在低频耦合或旁路,电气特性要求较低时,可选用纸介、涤纶电容器;在高频高压电路中,应选用云母电容器或瓷介电容器;在电源滤波与退耦电路中,可选用电解电容器、
2,在振荡电路、延时电路、音调电路中,电容器容量应尽可能与计算值一致。

在各种滤波及网(选频网络),电容器容量要求精确;在退耦电路、低频耦合电路中,对同两级精度得要求不太严格。

3,电容器额定电压应高于实际工作电压,并要有足够得余地,一般选用耐压值为实际工作电压两倍以上得电容器、
4,优先选用绝缘电阻高,损耗小得电容器,还要注意使用环境。

呵呵,去偶电容有时侯,用得就是一个大电容与一个小电容并联使用,这样更好滤除电路得谐波,使电路输入电源更平稳.
</c1,c３〈＜ｃ2,这样<>。