第二章濾波器24

1、濾 波 器 濾波器:是一種用來(lái)消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過(guò)過(guò)濾而得到純凈的直流電。對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，就是濾波器，其功能就是得到一個(gè)特定頻率或消除一個(gè)特定頻率。濾波器概述濾波器概述1、濾波器是一種對(duì)信號(hào)有處理作用的器件或電路。 2、主要作用是：讓有用信號(hào)盡可能無(wú)衰減的通過(guò)，對(duì)無(wú)用信號(hào)盡可能大的衰減。 3、濾波器一般有兩個(gè)端口，一個(gè)輸入信號(hào)、一個(gè)輸出信號(hào) 4、利用這個(gè)特性可以將通過(guò)濾波器的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波，而得到一個(gè)特定頻率的正弦波。 5、濾波器是由電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)路，可使混合的交直流電流分開(kāi)。電源整流器中，即借助此網(wǎng)路濾凈脈動(dòng)直流中的漣波，而

2、獲得比較純凈的直流輸出。6、最基本的濾波器，是由一個(gè)電容器和一個(gè)電感器構(gòu)成，稱為L(zhǎng)型濾波。所有各型的濾波器，都是集合L型單節(jié)濾波器而成?；締喂?jié)式濾波器由一個(gè)串聯(lián)臂及一個(gè)并聯(lián)臂所組成，串聯(lián)臂為電感器，并聯(lián)臂為電容器。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為L(zhǎng)型及型兩種。就L型單節(jié)濾波器而言，其電感抗XL與電容抗XC，對(duì)任一頻率為一常數(shù)，其關(guān)系為 XLXC=K2 v1、LC諧振式濾波器v利用LC諧振回路的阻抗特性，可對(duì)某一頻率濾波，組成各種LC諧振式濾波器。v1）串聯(lián)諧振式濾波器v利用LC回路串聯(lián)諧振時(shí)，對(duì)諧振頻率的信號(hào)回路阻抗最小，而對(duì)偏離的信號(hào)回路阻抗很大的特性，將其串接在電路中可以取出的信號(hào)

3、，而濾除其它信號(hào)；將其并接在電路中可以濾除的信號(hào)。v2）并聯(lián)諧振式濾波器v利用LC回路并聯(lián)諧振時(shí)，對(duì)諧振頻率的信號(hào)回路阻抗最大，而對(duì)偏離的信號(hào)回路阻抗很小的特性，將其串接在電路中，可以濾除的信號(hào)；將其并接在電路中可以取出的信號(hào)，而濾除其它信號(hào)。vLC諧振式濾波器可通過(guò)改變L或C來(lái)改變諧振頻率，從而較靈活地適應(yīng)任何頻率信號(hào)的濾波，在高頻電路中廣泛使用，但LC回路Q值不高，選擇性不理想。v2、石英晶體濾波器v1) 物理特性（二氧化硅結(jié)晶體）v 結(jié)構(gòu)：有三個(gè)對(duì)稱軸 Z（光）軸、 X（電）軸、 Y（機(jī)械）軸 ，按與各軸不同角度切割形成不同晶體。在晶片上加金屬電極引線，并以金屬殼封裝或玻璃殼封裝，成為石

4、英晶體諧振器。（如圖3-15、圖3-16）v原理：壓電效應(yīng)：外力產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng) 表面有正負(fù)電荷產(chǎn)生或電諧振（正壓電效應(yīng)）；交變電壓機(jī)械變形振動(dòng)（反壓電效應(yīng)）v 過(guò)程:外加交變電壓 周期振蕩 電荷周期變化 交流流過(guò)晶體。石英晶體諧振器v2) 等效電路及阻抗特性v 石英晶體諧振器的等效電路。從圖 可看出, 石英晶體諧振器是一串并聯(lián)的振蕩回路。 C0:晶體靜電容(極板間電容) LS:質(zhì)量(慣性) v CS:等效彈性模數(shù) rS:摩擦損耗v串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率fS:v并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率fP:v由于由于CS f0時(shí)回路呈感性，f f0時(shí)回路呈容性，f f0時(shí)回路呈感性。6、串并聯(lián)阻抗等效互換時(shí)：X

5、串=X并，R并=Q2R串（Q較大時(shí)）7、回路采用抽頭接入的目的是為了減少負(fù)載和信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)回路的影響。8、濾波器主要有LC集中選擇性濾波器、石英晶體濾波器、陶瓷波波器和聲表面波濾器。根據(jù)其各自特點(diǎn)應(yīng)用到不同場(chǎng)合。其中石英晶體濾波器的Q值最高，選擇性最好；聲表面波濾波器工作頻率高，抗輻射能力強(qiáng)，廣泛用于通信設(shè)備中。 1、諧振頻率或確定參數(shù)：、諧振頻率或確定參數(shù)： v2、帶寬、帶寬v3、空載品質(zhì)因數(shù)：、空載品質(zhì)因數(shù)：LC1000 702.fBWfQ00011LLQrCrr C應(yīng)用并聯(lián)等效電阻應(yīng)用并聯(lián)等效電阻R0時(shí)時(shí)：0000 000 001RCQR CLgLg4 、并聯(lián)等效電阻：、并聯(lián)等效電阻：

6、000 000QLLRQLQrcCC例 1 設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載, 信號(hào)中心頻率fs=10MHz, 回路電容C=50 pF, (1) 試計(jì)算所需的線圈電感值。(2) 若線圈品質(zhì)因數(shù)為Q0=100, 試計(jì) 算回路諧振電阻及回路帶寬。 (3) 若放大器所需的帶寬BL=0.5 MHz, 則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求? 解: (1) 計(jì)算L值。 可得CfCL20220)2(11將將f0以兆赫茲以兆赫茲(MHz)為單位為單位, 以皮法以皮法(pF)為單位為單位, L以微亨（以微亨（H）為單位，）為單位， 上式可變?yōu)橐粚?shí)用計(jì)算上式可變?yōu)橐粚?shí)用計(jì)算公式公式:CfCfL20620225330101)21(將將f0=fs=10 MHz代入代入, 得得uL07.5回路總電阻為回路總電阻為760 100101020 210 507 10637637797637eRRQ L. kR R.RR. kR.(2) 回路諧振電阻和帶寬回路諧振電阻和帶寬764000100 210507 10318 10318RQL. k回路帶寬為回路帶寬為kHzQfB1000(3) 求滿足求滿足0.5 MHz帶寬的并聯(lián)電阻。帶寬的并聯(lián)電阻。 設(shè)回路上并聯(lián)電阻為設(shè)回路上并聯(lián)電阻為