前幾天我們學習了電感濾波作用,今天我們繼續深入探討電感在實際電路工作中電感的濾波電路的應用問題,下面我們來看一看LC濾波電路的工作原理。
在手機應用電路中,需要通過天線接收的無線電信號進行濾波,再送到后期低噪音放大器電路進行放大處理,除了手機外還有收音機、電視機、對講機等無線接收發射設備,LC濾波器具有結構簡單、設備投資少、運行可靠性較高、運行費用較低等優點,應用很廣泛。常見濾波器有高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等這幾種,下面我們一起來看看!
1、CL濾波電路:
圖1 基本LC高通濾波器
如圖1所示是一種典型的基本CL濾波電路,設輸入信號電壓為Vi,角頻率為ω,輸出信號電壓為V0,由于電感感抗、電容容抗分別為:
由于電感L與電容C串聯,則有:
化簡后:
我們把V0/Vi設為輸出比輸入的電壓比稱為放大倍數dB,dB最大值為1或者-1(-1表示輸出與輸入反向關系),最小值為0。當dB=±1表明輸出響應最好,V0≈±Vi;反之,當dB=0表明輸出響應最差,幾乎沒有輸出,V0≈0。圖2為CL濾波電路頻率響應關系圖。
圖2 CL濾波電路頻率響應關系圖
由于電感感抗較小,電容容抗較大,再通過上式和CL濾波電路頻率響應關系圖表明:
(1)當角頻率為ω較小即輸入信號頻率較小時,ω2LC也較小,V0/Vi的值越來往0靠近,即輸出信號V0也越來越小,幾乎接近與0,此時表現為低頻信號不容易通過。
(2)當角頻率為ω較大即輸入信號頻率較大時,ω2LC也較大,V0/Vi的值越來越大往-1靠近,即輸出信號V0接近與Vi,此時表現為高頻信號很容易通過。
即當ω2LC>1,ω>1/√LC時,該電路表現為低阻態,頻率越高,阻抗越小;反之當ω2LC<1,ω<1/√LC時,該電路表現為高阻態,頻率越低,阻抗越大。
故此該電路截止角頻率ω為1/√LC,截止頻率f0=1/2π√LC,此時V0/Vi值=-0.707,高于該截止頻率f0的信號容易通過,而低于該頻率的信號就不容易通過,所以該電路屬于高通濾波器。
2、LC濾波電路:
圖3 基本LC濾波電路
如圖3所示是一種典型的基本LC濾波電路,同樣設輸入信號電壓為Vi,角頻率為ω,輸出信號電壓為V0,由于電感感抗、電容容抗分別為:
由于電感L與電容C串聯,則有:
化簡后:
圖4為LC濾波電路頻率響應關系圖。
圖4 LC濾波電路頻率響應關系圖
由于電感感抗較小,電容容抗較大,再通過上式和LC濾波電路頻率響應關系圖表明:
(1)當角頻率為ω較小即輸入信號頻率較小時,ω2LC也較小,V0/Vi的值越來往-1靠近,即輸出信號V0也越來越強,幾乎接近與Vi,此時表現為低頻信號很容易通過。
(2)當角頻率為ω較大即輸入信號頻率較大時,ω2LC也較大,V0/Vi的值越來越大往0靠近,即輸出信號V0接近0,此時表現為高頻信號很難通過。
即當ω2LC>1,ω>1/√LC時,該電路表現為高阻態,頻率越高,阻抗越大;反之當ω2LC<1,ω<1/√LC時,該電路表現為低阻態,頻率越低,阻抗越小。
故此該電路截止角頻率ω為1/√LC,截止頻率f0=1/2π√LC,V0/Vi值=-0.707,高于該截止頻率f0的信號不容易通過,而低于該頻率的信號就容易通過,所以該電路屬于低通濾波器。
3、帶通濾波電路:
圖5 帶通濾波器電路
帶通濾波器是允許某一頻段的信號通過的一種濾波器。如圖5所示就可以組成帶通濾波器,全半部分是CL高通濾波電路,后半部分是LC低通濾波電路,只要滿足全半部分CL高通濾波電路截止頻率f01>f02,即:
也就是L1C1>L2C2即可,圖6為LC帶通濾波電路頻率響應關系圖。
圖6 LC帶通濾波電路頻率響應關系圖
4、帶阻濾波器:
在圖5帶通濾波電路設計電路圖中如果L1C1
圖7 LC帶阻濾波器電路頻率響應關系圖
當然除了上面這些濾波器電路外,還有很多電路,都可以組成高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器,比如圖8為常見的濾波器。
圖8 常見的濾波器
評論