对于滤波器主要有两大类:无源滤波器与有源滤波器。
无源滤波器:也称为LC滤波器,是传统的谐波补偿装置,顾名思义,无源滤波器不需要额外提供电源。主要由无源元件R(电阻)、L(电感)、C(电容)组成,与谐波源并联,除了起到滤波作用外,也兼顾了无功补偿的需要。
有源滤波器:由集成运放和R(电阻),C(电阻)组成,具有不用电感,体积小,重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出电阻小,构成有源滤波器电路还具有一定的电压放大和缓冲作用,但是集成运放的带宽有限,所以目前的有源滤波器电路的工作频率难以做的很高。且有源滤波器不适用于高压大电流的负载,常用于信号处理。
以下是几个常见的无源滤波电路:
一、电容滤波电路
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。
电容滤波电路
工作原理:当整流电压高于电容电压时电容充电,当整流电压低于电容电压时电容放电,通过电容的充放电的过程,使输出电压基本稳定。
电容滤波是指安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件。由于滤波电路要求储能电容有较大电容量。所以,绝大多数滤波电路使用电解电容 。电解电容由于其使用 电解质作为电极(负极)而得名。
一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容(这里的高频是相对而言)。
作用:简单讲就是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压。
二、电感滤波电路
电感滤波就是接入一个电感,由于电感有自感效应,当通过电流时候,电感两端会产生电动势来阻值电流的变化,因而能够起到起到滤波作用,随着电流的增加,一部分将储存在电感当中使电流缓慢增加;与此同时,当电流减小的时候,反向电动势又反过来阻碍它的减小,最终的结果是得到比较平滑的直流电,同时它的外特性也比较硬,因此适用于大电流的负载。
电感滤波电路
三、电阻滤波电路
RC-型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC 滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ oC2R)S.
工作原理:当整流电压高于电容电压时电容充电,当整流电压低于电容电压时电容放电,通过电容的充放电的过程,使输出电压基本稳定。
集成无源滤波器的特点
1.优点
①体积小、成本低、寄生通带远
2.缺点
①相对损耗大,带外选择性能较差,功率容量小。
②LC滤波器中电感采用绕制线圈的方式,因此较难实现高频滤波的电感。因此LC滤波器通常只用来设计制作4GHz以下频率的滤波器。
集成有源滤波器的特点
1.优点
①在制作截止频率或中心频率较低的滤波器时,可以做到体积小、重量轻、成本低。
②无需阻抗匹配。
③方便制作截止频率或中心频率连续可调的滤波器。
④受电磁干扰的影响小。
⑤由于采用集成电路,可避免各滤波节之间的负载效应而使滤波器的设计和计算大大简化,且易于进行电路调试。
⑥由于采用集成电路,所以受环境条件(如:振动、温度、湿度、化学因素等)的影响小。
2.缺点
①集成电路在工作时,需要配备电源电路。
②由于受集成运放的限制,在高频段时,滤波特性不好。