简单滤波电路计算公式

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介绍几个简单而有用的滤波电路---如何应用及计算公式 2009-09-16 17:24:32| 分类:老师傅盖电子 | 标签: |字号大

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基本型的音频RC滤波电路

最常用的滤波电路应该是很基本的RC滤波,不管是高通型或是低通型,公式都是一样的如下所示:

Freq-6dB = 1 / 2πRC

但是在应用上,却很少去考虑这个公式是可以活用的。在整个电路上,当然会有很多的RC 组合,如果每个都套用这个公式,那最后的频率响应不就是衰减了几十dB去了。如果全部都让它所有音频通过,只留下一个RC滤波来控制频率响应,那么区除杂讯的效果就变差了。

举例说,如果有三组低通滤波电路,我们需要设计在 -6dB为20 KHz。每一组在20 KHz的频率点,只能有2dB的衰减量。那么公式就要修正为

Freq-2dB = (1 / 2πRC) * 1.6

也就是电阻或电容的数值,必须减少1.6倍。(6dB – 2dB = 4dB = 1.6)

高衰减度的音频陷波器

再来要介绍很有名的双T型滤波电路,能够针对特定的音频频率点产生很高的衰减度,用来做简易的音频失真仪更是好用,因为失真仪是很昂贵又很容易损坏的仪器。只要在交流微伏表的输入端,加装可切换的双T型滤波电路,就可以当音频失真仪使用。例如未经双T型滤波电路的电表读数为0 dBm, 但是经过双T型滤波电路后为 -40 dBm, 则失真率为 1 %。(因为相差40 dB为100倍)

陷波器的频率点为:Freq-trap = 1 / 2πRC

数值设定为:R1 = R2 = R, C1 = C2 = C, C3 = 2C, R3 = R/2

理论上如果RC数值搭配准确时,可达到60 dB的衰减度。但是如此Q值太高,会使滤波的有效频宽太窄,容易产生频率偏差。一般建议故意将数值偏差,使Q值降低到40-46 dB的衰减

度, 比较有实用价值。

高衰减度的射频陷波器

很少人知道这个射频的陷波器电路,记得以前在设计欧洲系统的电视机,为了能通过德国FTZ 单位的相邻频道衰减度规格,必须使用昂贵难买的西门子厂牌的电视中频滤波器,而我们就利用这个滤波电路,搭配一般的电视中频滤波器完成了任务。电路上虽然很像普通的LC串联式陷波器,但是输入及输出端的串接小电阻器,与两侧的电容器所形成的Delta网路,转换成Y网路时,会产生”负”电阻值的效应,让电感器的内阻减少,Q值变高,因而使LC串联陷波器能够有高衰减度及低频宽的作用。由于这个电路能够在低阻抗的射频回路上,有高Q值的功能,特别适合通讯机产品规格要求所需的相邻频道衰减度。(即频道选择度)

陷波器的频率点为:Freq-trap = 1 / 2π√L(C1 + C2)

R1的数值要搭配L1的Q值,很难计算,约在22 – 8.2 Ohm。(越小Q值越高)

有兴趣计算的人。可上网搜寻Delta-Y transform 找到公式。

/wiki/Y-%CE%94_transform

简易型的射频LC滤波兼补强电路

这是一个很有趣且实用的射频滤波电路,简单的三个LC元件,它一方面针对某一频率产生衰减,但是同时也会对它某个邻近的频率,产生提升补强作用,以避免过度的衰减影响。在过去的产品应用上,销美国的低功率家用无线电话,由于接收及发射天线为共用,频率为46及49MHz相当接近,利用这种电路可将两种信号与以分离。

如图,由A输入B输出:

元件L2与C1为并联谐振,产生陷波频率。元件L1与L2与C1并联谐振,产生通频频率。也就是,对低频阻隔,使高频通过。(因L1与L2并联电感值变低,谐振频率变高。)

L1电感值远大于L2时,可使两个频率接近,便于应用。

阻隔频率点为:Freq-trap = 1 / 2π√(L2 * C1)

通过频率点为:Freq-pass = 1 / 2π√(L1// L2) * (C1)

如图,由C输入D输出:

元件L3与C3为并联谐振,产生陷波频率。元件C2与L3与C3并联谐振,产生通频频率。也就是,对高频阻隔,使低频通过。(因C2与C3并联电容值变高,谐振频率变低。)

C2电容值远小于C3时,可使两个频率接近,便于应用。

阻隔频率点为:Freq-trap = 1 / 2π√(L3 * C3)

通过频率点为:Freq-pass = 1 / 2π√(L3) * (C2 + C3)

另外一种常见的应用为B点或D点接地,而A点或C点接在信号路径上,可得到完全相同的作用。