數字電路基礎知識系列(六)之LC濾波器的基礎知識

在這里插入圖片描述

LC濾波器,是指將電感(L)與電容器 ?進行組合設計構成的濾波電路,可去除或通過特定頻率的無源器件。電容器具有隔直流通交流,且交流頻率越高越容易通過的特性。而電感則具有隔交流通直流,且交流頻率越高越不易通過的特性。因此,電容器和電感是特性完全相反的被動元器件,通過將電容和電感組合,就可去除或通過特定頻率的信號。

1 LC濾波器的種類

LC濾波器按所通過信號的頻段分為以下三類

1.1 低通濾波器(LPF)

低通濾波器是一種用于傳遞直流或者低頻信號,衰減高頻信號的濾波器。
作為被最廣泛使用的濾波器電路,主要用于剔除高頻噪聲。此外,音響中用于剔除低音用揚聲器的高音/中音成分。
在這里插入圖片描述

1.2 高通濾波器(HPF)

高通濾波器是允許高于某一截頻的頻率通過,而大大衰減較低頻率的一種濾波器。這種濾波器被用于剔除聽閾的低頻噪聲,或剔除高音用揚聲器的中音/低音成分等。
在這里插入圖片描述

1.3 帶通濾波器(BPF)

帶通濾波器是用來只允許特定頻率的信號通過,屏蔽其他頻率信號的濾波器電路。這種濾波器被用于收音機的選臺(調整頻率)、或剔除中音用揚聲器的低音/高音成分等。
在這里插入圖片描述

2 低通濾波器的種類

電容器和電感,雖然各自單獨具有噪聲去除效果,但是通過將2個零部件進行組合,就可獲得更大的噪聲去除效果。串聯連接的電感以隔斷高頻噪聲,用并聯連接的電容器來使高頻噪聲旁通的方式發揮作用。但是,噪聲去除效果也會隨輸入側和輸出側各自的外部阻抗的高低而改變。譬如,即使試圖用低阻抗的電容器來使噪聲旁通,如果輸出阻抗更低,則噪聲會流向負荷側。相反,即使試圖以高阻抗的電感來隔斷噪聲,如果輸出阻抗更高,則噪聲會流向負荷側。因此,外部阻抗高時,將電容器配置在附近;外部阻抗低時,將電感配置在附近。如上所述,考慮外部阻抗,低通濾波器可區分為以下4類。

2.1 L型濾波器(1)

應用場景:輸入阻抗 ? 高;輸出阻抗 ? 低 時
在這里插入圖片描述

2.2 L型濾波器(2)

應用場景:輸入阻抗 ? 低;輸出阻抗 ? 高 時
在這里插入圖片描述

2.3 π型濾波器

應用場景輸入阻抗 ? 高;輸出阻抗 ? 高 時
在這里插入圖片描述

2.4T型濾波器

應用場景:輸入阻抗 ? 低;輸出阻抗 ? 低 時
在這里插入圖片描述
相比L型濾波器,π型和T型濾波器的噪聲去除效果更好,因而還要考慮這方面的因素來選定電路。

3 低通濾波器的零部件選擇

要在信號電路上從信號波形去除噪聲時,必須選定在信號頻率下不會衰減而在噪聲頻率下衰減會增大的零部件常數。要在電源電路上從直流電壓去除噪聲時,由于直流的衰減為零,因而只考慮噪聲頻率的衰減量。
濾波器的衰減特性(頻率引起的衰減量的變化)可通過計算來求得,但實際的電容器和電感除了純粹的靜電電容和電感外還包含有影響性能的成分,因而無法單純地計算。
在L型濾波器上標示出基于電容器和電感的實際等效電路的電路圖。
電容器上除了靜電電容?外還包含有等效串聯電阻(ESR)和等效串聯電感(ESL),電感上除了電感(L)外還包含有直流電阻(DCR)和雜散電容(Cp)。
在這里插入圖片描述
電容器若只是C成分,頻率越高阻抗低,噪聲吸收效果越好,但在實際的電容器上則根據ESR來決定阻抗的下限值,并且阻抗在高頻域會隨ESL而升高,變得不易吸收噪聲。
此外,電感若只是L成分,頻率越高阻抗高,噪聲隔斷效果越好,但實際上阻抗會隨電感器中所包含的Cp而在高頻域下降,噪聲的隔斷效果下降。
在這里插入圖片描述

再者,各自的成分也會隨頻率而發生值的變化,因而將這些因素全都考慮進來選定零部件就變得相當難。
因此,LC濾波器上經常會使用模擬工具來選定零部件。
通常,模擬工具上可使用按零部件的型號別提供的S參數或SPICE模型,來計算每個頻率的正確的衰減量。

4 仿真

在線仿真路徑

需求:射頻噪聲中包括AM頻帶(1MHz左右)和FM頻帶(80MHz左右),選定在這2個頻帶衰減量滿足-60dB以上的零部件。
另外,前提條件是假定輸入/輸出阻抗為50Ω。
目標頻率 : 1MHz, 80MHz
目標衰減量 :-60dB
輸入/輸出阻抗 :150Ω

1 仿真條件
從L型、π型、T型中選擇。
今本次選擇π型,并將輸入/輸出阻抗設定為50Ω。
在這里插入圖片描述
** 2 選擇使用零部件**
從已被登錄的零部件中選擇任意的電容器型號和電感型號。
本次在①100μF的電容器和10μH的電感、②10μF的電容器和1μH的電感這2個條件下進行了模擬。
在這里插入圖片描述
** 3 仿真結果**
模擬結果,滿足目標值的為選定②的組合。實際上進行電路和零部件的各種組合的模擬,選定最佳的零部件。
在這里插入圖片描述
本次模擬中得出的結果是,C值和L值小的組合,比C值和L值大的組合更滿足目標值。這取決于在高頻域電容器的ESL和電感的Cp有較大的影響。
在低頻域(大致在0.1MHz以下),ESL和Cp的影響小,衰減量大致上只由C值和L值來決定,因而C值和L值大的①的衰減量增大。但是,在像FM頻帶(80MHz)那樣的高頻域,ESL和Cp的值大的①的衰減量減小,因而衰減量發生了逆轉。
(如果是相同規格的零部件,C值大的ESL也會增大,此外,L值大的Cp也會增大)
如上所述,在進行LC濾波器的設計時,如果不考慮電容器的ESL和電感的Cp選定零部件,就會得到與預測不同的結果,對此要予以注意。

歡迎一起討論技術問題,求關注!

本文來自互聯網用戶投稿,該文觀點僅代表作者本人,不代表本站立場。本站僅提供信息存儲空間服務,不擁有所有權,不承擔相關法律責任。
如若轉載,請注明出處:http://www.pswp.cn/news/213846.shtml
繁體地址,請注明出處:http://hk.pswp.cn/news/213846.shtml
英文地址,請注明出處:http://en.pswp.cn/news/213846.shtml

如若內容造成侵權/違法違規/事實不符,請聯系多彩編程網進行投訴反饋email:809451989@qq.com,一經查實,立即刪除!

相關文章

linux如何使用Xshell遠程連接

簡介:本文的一切條件基于redhat的linux操作系統。 目錄 1、創建虛擬機: 2、使用命令查看網段信息 拓展1:(若網卡上沒有網段信息,可以使用任意兩種方法): 準備工作: 1、點擊左…

git入門教程+常用命令

Git入門教程 本文章主要參照視頻教程:https://www.bilibili.com/video/BV1FE411P7B3/?spm_id_from333.337.search-card.all.click&vd_source06caf161b187fb3f4c039bc15e238fea 為什么要使用GIT 版本控制是項目、文檔迭代的必然要求,所以需要使用…

Springboot自定義start首發預告

Springboot自定義start首發預告 基于Springboot的自定義start , 減少項目建設重復工作, 如 依賴 , 出入參包裝 , 日志打印 , mybatis基本配置等等等. 優點 模塊化 可插拔 易于維護和升級 定制化 社區支持(后期支持) 發布時間 預告: 2023-12-10 預計發布: 2024-1-1 , 元旦首…

Android 設置音量默認值

在車機 Audio 開發中,有很多場景需要設置音量的最大值和最小值問題,例如通話模式通常是禁止靜音的,耳機模式調整到較大音量時開機后會恢復一個最大默認值等問題。而且通常情況下不通車型的默認值可能會不同,這篇文章就來看一下如何…

Java多線程是什么?

Java多線程是什么? Java多線程是指在程序中同時運行多個線程,每個線程都是獨立運行的,即有自己的執行路徑、棧、寄存器等資源,并且可以同步地訪問共享數據。 Java多線程的主要優勢在于能夠充分利用多核處理器,同時提…

移動端原生實現列表列固定橫向滾動功能

功能介紹: 在移動端開發中,會用到列表作為信息展示方式,一般希望上下滾動時,可以固定表頭,左右滾動時,可以固定最左列。 需求: 1、列表可以使用數組循環遍歷; 2、上下滾動時&…

離線環境下使用百度地圖(vue版)(展示自己的地圖瓦片)3.0版本api

1.下載自己想要的地圖網片 (1)瓦片圖下載 提取百度網盤中文件,然后運行exe文件,選擇要下載的層級及地區即可 百度網盤鏈接:https://pan.baidu.com/s/16sOJ9ws7HCgNH3EMf7Ejyg?pwd0q0e 提取碼:0q0e (2)將瓦片圖映射到網上 推薦使…

CSS中常用的10個文本樣式屬性

一個頁面中,文本樣式,是必不可少的,當然css也給我們準備了很多很多很多的文本樣式,以下列舉了10個常用的文本樣式屬性及常用的屬性值,掌握了,也基本滿足使用了 1: text-transform 可以用來設置文本的大小寫…

Python-docx 深入word源碼 自定義字符間距

代碼和實現效果 from docx import Document from docx.oxml import OxmlElement from docx.oxml.ns import qn from docx.shared import Pt# 調整pt設置字間距 def SetParagraphCharSpaceByPt(run, pt1):通過修改word源碼方式, 添加w:spacing標簽直接通過調整pt來設置字符間距…

Blender學習--制作帶骨骼動畫的機器人

1. 首先創建一個機器人模型 時間關系,這部分步驟有時間補充 2. 然后為機器人創建一副骨架 時間關系,這部分步驟有時間補充 3.骨骼綁定 切換到物體模式,選中機器人頭部,Shift選中骨骼,切換到姿態模式,&am…

SpringBoot集成系列--xxlJob

文章目錄 一、搭建調度中心xxl-job-admin1、下載項目2、調整項目參數3、執行初始化數據庫SQL4、啟動項目5、訪問 二、集成步驟1、添加xxl-job的依賴2、添加xxl-job的依賴3、配置執行器4、創建執行器5、開發任務1)方式1:BEAN模式(方法形式&…

RocketMQ源碼

RocketMQ的核心三流程 啟動流程 RocketMQ服務端由兩部分組成NameServer和Broker,NameServer是服務的注冊中心,Broker會把自己的地址注冊到NameServer,生產者和消費者啟動的時候會先從NameServer獲取Broker的地址,再去從Broker發…

【自動駕駛】2023年度盤點:智能汽車、自動駕駛、車聯網必讀書

2023年,智能駕駛和新能源汽車行業仍然有著肉眼可見的新進展。自動駕駛技術繼續嘗試從輔助駕駛向自動駕駛的過渡,更重要的是相關技術成本的下降。根據《全球電動汽車展望2023》等行業報告,預計2023年平均成本將降至100美元/千瓦時以下&#xf…

知識筆記(四十八)———mysql的優缺點

MySQL作為一個廣泛應用的關系型數據庫管理系統,具有以下優點和缺點: 優點: 開源和免費:MySQL是開源軟件,用戶可以免費獲取和使用它。這使得MySQL成為個人開發者和小型組織的理想選擇。 良好的性能:MySQL經…

成都工業學院Web技術基礎(WEB)實驗八:BOM、DOM基本操作

寫在前面 1、基于2022級計算機大類實驗指導書 2、代碼僅提供參考,前端變化比較大,按照要求,只能做到像,不能做到一模一樣 3、圖片和文字僅為示例,需要自行替換 4、如果代碼不滿足你的要求,請尋求其他的…

【開源】基于Vue.js的就醫保險管理系統

文末獲取源碼,項目編號: S 085 。 \color{red}{文末獲取源碼,項目編號:S085。} 文末獲取源碼,項目編號:S085。 目錄 一、摘要1.1 項目介紹1.2 項目錄屏 二、功能模塊2.1 科室檔案模塊2.2 醫生檔案模塊2.3 預…

最好的貓罐頭品牌有哪些?精選的5款口碑好的貓罐頭推薦!

對于一個剛入門的養貓小白來說,面對市面上琳瑯滿目的貓罐頭選擇確實讓人頭大。我們總想選到營養價值高的罐頭,但又怕貓咪不喜歡吃,也擔心選到不安全的產品。 最好的貓罐頭品牌有哪些?根據我開寵物店7年的經驗,今天我將…

Java基礎——static關鍵字

對象只有在new的時候才會分配空間,有時候我們希望不管是否產生了對象或無論產生了多少對象的情況下,某些特定的數據在內存空間里只有一份,就可以static修飾成員,也稱靜態成員或類成員。 static可修飾屬性、方法、代碼塊、內部類。…

python一點通:參數列表里面有星號 * 什么意思?

在Python類或函數參數列表中,我們有時會看到星號*,它是什么意思呢? 什么是僅限關鍵字參數? Python 3中引入的僅限關鍵字參數是指必須通過其名稱來指定的函數或方法參數。它們避免了由于存在多個參數而引起的混淆,增強…

「哈士奇贈書活動 - 46期」-『技術人修煉之道:從程序員到百萬高管的72項技能(第2版)』

?? 贈書 - 《技術人修煉之道(第2版)》 ?? 內容簡介 本書旨在幫助計算機IT技術人員提升職場核心技能、架構思維、團隊管理能力、商業認知,讓每一位普通的技術從業者,修煉成為"技術職場超級個體”,通過全面升級…