电容滤波电路滤波原理

电容滤波电路滤波原理

2007-10-23 21:46

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的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、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和D3管导通，D2和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和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和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的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和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和D3变为导通，重复上述过程。

RL、C对充放电的影响

电容充电时间常数为rDC，因为二极管的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

为了获得较好的输出电压波

形，若将电感反馈式振荡电路中的

电容换成电感，电感换成电容，并

在转换后将两个电容的公共端接

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。因为两个电容的三个端分别接

在晶体管的三个极，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的判断方法，观察如上图所示电路，包含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性元件（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的输入电压，给定其极性，判断出从C2上所获得的反馈电压极性与输入电压相同，故电路弦波振荡的相位条件，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的输出电压波形

好，但若用改变电容的方法来调节振荡频

率，则会影响电路的反馈系数和起振条件；

而若用改变电感的方法来调节振荡频率，则

比较困难；常用在固定振荡频率的场合。在

振荡频率可调范围不大的情况下，可采用如

右图所示电路作为选频网络。

5.稳定振荡频率的措施

若要提高电容反馈式振荡电路的频率，要减小C1、C2的电容量和L的电感量。实际上，当C1和C2减小到一定程度时，晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将纳入C1和C2之中，从而影响振荡频率。这些电容等效为放大电路的输入电容C i和输出电容C o，改进型电路和等效电器如下图所示。由于极间电容受温度的影响，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<

振荡频率

几乎与C1和C2无关，也与C i和C o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的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。

一、LC谐振回路的频率特性

LC正弦波振荡电路中的选频网络采用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，电容的容抗()

很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的

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，电容的电场能转换成磁场能，而电感的

磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。

实际的LC并联网络总是有损耗的，各种

损耗等效成电阻R，如图(b)所示。电路的导纳

为

回路的品质因数

（推导过程）

上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。

当f=f0时，电抗（推导过程）

当网络的输入电流为I0时，电容和电感的电流约为QI o。

根据式，可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式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的集电极负载，如右图所示，则电路的电压放大倍数

根据LC并联网络的频率特性，当f=f0时，电压放大倍数的数值最大，且无附加相移（原因）。对于其余频率的信号，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。根据引入反馈的方式不同，LC正弦波振荡电路分为变压器反馈式、电感反馈式和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和副边线

圈耦合不紧密的缺点，可将变压

器反馈式振荡电路的N1和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