滤波电路种类及其原理图（滤波电路种类及其原理）

整流电路输出的电压是单向脉动电压，电子电路不能直接使用。因此，有必要对输出电压进行滤波，消除电压中的交流分量，并将其转换为DC，以供电子电路使用。在滤波电路中，主要使用对交流电具有特殊阻抗特性的器件，如电容和电感。本文分析了各种滤波电路。

一、滤波器电路类型

滤波电路主要有以下几种：电容滤波电路，是最基本的滤波电路； RC滤波电路； LC滤波电路；电子滤波器电路。

二、过滤原理

1.单向脉动DC电压的特性

如图1(a)所示。这是一个单向脉动DC电压波形。从图中可以看出，电压的方向在任何时候都是一致的，但在电压幅度上是波动的，即在时间轴上，电压呈现周期性变化，所以是脉动的。

但根据波形分解原理，这个电压可以分解出一个DC电压和一组不同频率的交流电压，如图1(b)所示。在图1(b)中，虚线是UO的单向脉动DC电压u. DC分量，实线部分是UO的交流分量。

2.电容滤波原理

根据以上分析，单向脉动DC电压可分为交流和DC两部分。在电源电路的滤波电路中，利用电容的“交流隔离”和储能或电感的“交流隔离”特性，可以滤除电压中的交流分量。图2显示了容性滤波的原理图。

图2(a)示出了整流器电路的输出电路。交流电压经过整流电路后，输出的是单向脉动DC，即电路中的UO。

图2(b)示出了电容滤波器电路。由于电容C1相当于DC的开路，整流电路输出的DC电压不能通过C1到地，而只能施加到负载RL上。对于整流电路输出的交流分量，由于C1容量大，容抗小，交流分量通过C1流向地面，不能加到负载RL上。这样，通过电容器C1的滤波，从单向脉动DC中提取所需的DC电压u。

滤波C1的容量越大，交流分量的容抗越小，负载RL上剩余的交流分量越小，滤波效果越好。

3.感应滤波原理

图3显示了电感滤波的原理图。因为电感器L1充当DC的路径，所以整流器电路输出的DC电压被直接施加到负载r L。

对于整流电路输出的交流分量，L1的大电感和电感极大地阻碍了交流分量，阻止了交流通过C1流向负载RL。这样，通过电感L1的滤波，从单向脉动DC中提取出所需的DC电压u。

滤波L1的电感越大，交流分量的电感越大，这样负载r L上剩下的交流分量越小，滤波效果越好，但DC电阻也会增大。

三、 RC滤波电路模式识别方法

图4显示了一个 RC滤波器电路。电路中，C1、C2和C3是三个滤波电容，R1和R2是滤波电阻，C1、R1和C2构成第一节型RC滤波电路，C2、R2和C3构成第二节型RC滤波电路。这种滤波电路被称为型RC滤波电路，因为它像希腊字母，使用电阻和电容。

RC滤波电路的原理如下：

(1)该电路的滤波原理是：整流电路输出的电压首先经过C1滤波，滤除大部分交流分量，然后加入到由R1和C2组成的滤波电路中。C2容抗和R1形成分压电路。由于C2的容抗很小，交流分量的分压衰减很大，从而达到滤波的目的。对于直流，由于C2具有DC隔离的功能，R1和C2的分压电路对直流没有分压衰减的作用，使得直流电压通过R1输出。

(2)当R1尺寸不变时，增加C2的容量可以提高过滤效果。当C2容量不变时，增加R1的阻力可以提高过滤效果。但滤波电阻R1的阻值不宜过大，因为流经负载的DC电流会流经R1，在R1上产生DC压降，使DC输出电压Uo2降低。R1的电阻越大，或者流过负载的电流越大，R1上的电压降越大，DC输出电压越低。

(3)C1是第一部分中的滤波电容器。增加容量可以提高过滤效果。然而，当C1太大时，启动时需要很长时间给C1充电，并且这个充电电流流经整流二极管。充电电流太大，时间太长，整流二极管就会损坏。因此， RC滤波电路可以使C1容量更小，通过合理设计R1和C2的值，可以进一步提高滤波效果。

(4)该滤波电路有三个DC电压输出端，分别输出三组DC电压Uo1、 Uo2和Uo3。Uo1仅由电容器C1滤波；Uo2经过C1、 R1和C2电路滤波，所以滤波效果更好，Uo2中交流分量更小；Uo3经过了两次滤波电路的滤波，滤波效果最好，所以Uo3中的交流分量最少。

(5)三个DC输出电压的幅度不同。Uo1的电压最高。一般来说，这个电压直接加到功放电路上，或者加到需要最高DC工作电压和最大工作电流的电路上。Uo2的电压略低，因为电阻器R1的电压已下降到DC电压；Uo3的电压最低，一般作为DC工作电压提供给前级电路，因为前级电路的DC工作电压比较低，要求DC工作电压中的交流分量很小。

四、 LC滤波电路模式识别方法

图5显示了一个 LC滤波器电路。 LC滤波电路与 RC滤波电路基本相同。这个电路只是用滤波电感代替了滤波电阻，因为滤波电阻对DC和交流的阻值相同，而滤波电感对交流的电感大，对DC的阻值小，既能提高滤波效果，又不会降低DC输出电压。

在图5的电路中，由整流器电路输出的单向脉动DC电压被电容器C1滤波以去除大部分交流分量，然后被加到L1和C2滤波电路。

对于交流分量，L1具有很大的电感，因此L1上的交流电压降很大，而加到负载上的交流分量很小。

至于直流电，L1不呈现感抗，相当于一个通道。同时滤波电感线径比较粗，直流电阻很小，对直流电压基本没有压降，所以直流输出电压比较高，这是使用电感滤波器的主要优点。

五、电子过滤器地图读取方法

1个电子过滤器

图6显示了电子滤波器。电路中的VT1是一个三极管，起过滤管的作用。C1是VT1的基极滤波电容，R1是VT1的基极偏置电阻，RL是这个滤波电路的负载，C2是输出电压的滤波电容。

电子滤波电路的工作原理如下：

VT1、 R1、电路中的C1构成了一个电子滤波电路，相当于一个容量为C11的电容，1是VT1的电流放大倍数，而晶体管的电流放大倍数比较大，所以等效电容很大。可见电子滤镜的过滤性能是非常好的。等效电路如图6(b)所示。图中c为等效电容。

电路中的R1和C1构成一个RC滤波电路。R1为VT1提供基极偏置电流，也是一个滤波电阻。由于流过R1的电流是VT1的基极偏置电流，这个电流很小，R1的阻值可以比较大，这样R1和C1的滤波效果很好，VT1基极上d C电压的交流分量很小。由于发射极电压具有跟随基极电压的特性，VT1发射极输出电压中的交流分量也很小，从而达到滤波的目的。

在电子滤波器中，滤波主要是通过R1和C1来实现的，这也是一个RC滤波电路，但与前面介绍的RC滤波电路不同。在这个电路中，流过负载的DC电流是VT1的发射极电流，流过滤波电阻R1的电流是VT1的基极电流。基极电流很小，所以滤波电阻R1的阻值可以设置得很大(滤波效果好)，但DC输出电压不会下降太多。

电路中R1的阻值决定了VT1的基极电流，从而决定了VT1集电极和发射极之间的管压降，也就决定了VT1发射极的输出DC电压。因此，改变R1的值可以调整DC输出电压v

2.电子稳压滤波器

图7示出了另一种电子稳压滤波器。与前一电路相比，稳压二极管VD1连接在VT1的基极和地之间。电子稳压原理如下：

稳压二极管VD1连接在VT1的基极和接地端之间后，输入电压通过R1使稳压二极管VD1处于反向偏置状态。此时VD1的稳压特性使得VT1晶体管的基极电压稳定，使得VT1的发射极输出的DC电压也相对稳定。注：该电压的稳定特性由VD1的稳压特性决定，与电子滤波电路本身无关。

R1也是VD1的限流保护电阻。加入齐纳二极管VD1后，改变R1的大小不能改变VT1发射极的输出电压。由于VT1发射极结中的PN结压降，发射极的输出电压略小于调节值VD1。

C1、 R1和VT1还组成一个电子滤波电路，起滤波作用。

在某些情况下，为了进一步提高滤波效果，可以采用双管电子滤波电路，两个电子滤波管组成一个复合管电路。这个总的电流放大倍数是各管电流放大倍数的乘积，显然可以提高滤波效果。

六、电源滤波器电路图识别概述

电源滤波电路的分析主要注意以下几点：

(1)在分析滤波电容的工作原理时，主要利用“直流与交流隔离”的特性或电容的充放电特性，即整流电路输出单向脉动DC电压时滤波电容充电，无单向脉动DC电压输出时滤波电容对负载放电。

(2)在分析滤波电感的工作原理时，主要是认识到电感对DC的电阻很小，没有感抗，但对交流电有感抗。

(3)在分析电子滤波器电路时，应该知道电子滤波管底部的电容是滤波器的关键元件。另外，分析DC电路，电子滤波管有基极电流、集电极电流和发射极电流，流过负载的电流就是电子滤波管的发射极电流。改变基极电流可以调节电子滤波管的集电极和发射极之间的管电压降，从而改变电子滤波器输出的DC电压。

(4)电子滤波器本身没有稳压功能，但增加一个稳压二极管后，输出的DC电压可以相对稳定。

审计唐子红