滤波电路（过滤掉部分频率成分的电路）

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更新时间：2023-07-10

小编整理：

滤波电路是信号处理中的一个重要概念，它只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路。滤波电路由电抗元件组成，可以减小脉动的直流电。
滤波电路
过滤掉部分频率成分的电路
滤波是信号处理中的一个重要概念。工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做滤波电路。
滤波电路由电抗元件组成，它可以减小脉动的直流电压中的交流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得相对平滑。常用的滤波电路可分为无源滤波和有源滤波两大类。
基本信息
中文名
滤波电路
外文名
Electronic filters
无源滤波
电容滤波、电感滤波和复式滤波
有源滤波
有源RC滤波
两大类
无源滤波和有源滤波
组成
电抗元件
又称
子滤波器
收起
简介
滤波电路是指只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。
工作原理
当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。
在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤波效果愈好。
另外，滤波电感电动势的作用，可以使二极管导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。
电路作用
滤波电路作用：尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得相对平滑。
电路分类
常用的滤波电路可分为无源滤波和有源滤波两大类。若滤波电路元件仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波，具体包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等。若滤波电路不仅有无源元件，还双极型管、单极型管、集成运放等有源元件，则称为有源滤波电路。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
无源滤波电路
无源滤波电路结构简单，易于设计，但它的通带放大倍数及其截止频率随负载而变化，不适用于信号处理要求高的场合。无源滤波电路通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或大电流负载时采用的LC（电感、电容）电路滤波。
有源滤波电路
有源滤波电路的负载不影响滤波特性，常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成，必须在合适的直流电源供电情况下才能使用，同时还可以进行放大。但电路组成和设计较为复杂。有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理。
根据滤波器的特点可知，它的电压放大倍数幅频特性可以准确地描述该电路属于低通、高通、带通还是带阻滤波器，因而如果能定性分析出通带和阻带在哪一个频段，就可以确定滤波器的类型。
识别滤波器的方法是：若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零，则为低通滤波器；反之，若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零，则为高通滤波器；若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零，则为带通滤波器；反之，若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定值，且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零，则为带阻滤波器。
参考资料
[1]
傅华明 . 有源滤波电路设计总结 : 《电子技术》 ，2010-9