电容滤波电路滤波原理

电容滤波电路滤波原理

滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容 滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。

★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压 uC 时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止, 电流一路流经负载电阻

RL ，另一路对电容C 充电。当uC>u2导致D1和D3管反向偏置而截止， 电容通过负载电阻

Ca ）电路

单相桥式整流电容滤波电路及稳态吋的波形分析

★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC 时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对 C 充电，uC 上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时 D2和D4变为截止，C 对RL 放 电，uC 按指数规律下降；放电到一定数值时 D1和D3变为导通，重复上述过程。

RL C 对充放电的影响

电容充电时间常数为rDC,因为二极管的rD 很小，所以充电时间常数小，充电速度快;

RLC 为放电时间常数，因为RL 较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决 于放电时

间常数。

电容C 愈大，负载电阻RL 愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如图所示。

U 琴 古""

5代不同时UG 的波形

四、电容反馈式振荡电路X.

RL 放电，uC 按指数规律缓慢下降。

0 501

■

A

A

1. 电路组成

为了获得较好的输出电压波 形，若

将电感反馈式振荡电路中的 电容换成电感，电感换成电容，并 在转换后将两个电容的公共端接 地，且增加集电极电阻R c ,就可得 到电容反馈式振荡电路，如右图所 示。因为两个电容的三个端分别接 在晶体管的三个极，故也称为电容 三点式电路。

2•工作原理

★根据正弦波振荡电路的判断方法，观察如上图所示电路，包含了放大电路、 选频网络、反馈网络和非线性元件（晶体管）四个部分；

★放大电路能够正常工作；

★断开反馈，加频率为f o 的输入电压，给定其极性，判断出从C 2上所获得的 反馈电压极性与输入电压相同， 所示。

★只要电路参数选择得当， 3.振荡频率及起振条件 振荡频率

反馈系数

起振条件

4.优缺点

h*

频率可调的选频阖络

故电路弦波振荡的相位条件，各点瞬时极性如图 电路就可以满足幅值条件，而产生正弦波振荡。 心

2 电容反馈式K 荡电路

G

电容反馈式振荡电路的输出电压波形好，但若用改变电容的方法来调节振荡频

率，则会影响电路的反馈系数和起振条件；而若用改变电感的方法来调节振荡频率，则比较困难。在振荡频率可调范围不大的情况下，可采用如右图所示电路作为选频网络。

5.稳定振荡频率的措施

若要提高电容反馈式振荡电路的频率，要减小C i、C2的电容量和L的电感量。实际上，当C i和C2减小到一定程度时，晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将纳入C i和

C2之中，从而影响振荡频率。这些电容等效为放大电路的输入电容C i和输出电容C o，改进型电路和等效电器如下图所示。由于极间电容受温度的影响，杂散电容又难于确定，为了稳定振荡频率，在电感支路串联一个小容量电容C3,而且C3VVC1, C3VVC2，这样

—«------ 1 ---- 1- fa —

5 G+； G+G 5 G

振荡频率

D 2开書可"2开迟耳

几乎与C1和C2无关，也与C

和C o无关，所以频率稳定度咼。

i

7.1.3 LC正弦波振荡电路

LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f二f o时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正弦

波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。

一、LC谐振回路的频率特性

LC 正弦波振荡电路中的选频网络采用 LC 并联网络，如图所示。图（a ）为理想 电路，无损耗，谐振频率为

/ 二 ■

' 玄应（推导过程）

在信号频率较低时，电容的容抗（血二忌「厂］ 很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的 uh 感抗（兀F 曲）很大，网络呈容性；只有当f=fo 时， 网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电 流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的 磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。

实际的LC 并联网络总是有损耗的，各种 损耗等效成电阻R ,如图（b ）所示。电路的导纳 为

Y = J 曲+ ------

A +嗣

回路的品质因数

R 丘扯（推导过程）

上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数 值愈大。

当f=fo 时，电抗（推导过程） 当网络的输入电流为Io 时，电容和电感的电流约为

QI 。。

—=7 = J G C +

根据式2 R+嗣，可得适用于频率从零到无穷大时 LC 并联网络 电抗的表达式Z=1/Y ,其频率特性如下图所示。Q 值愈大，曲线愈陡，选频特性 愈好。

O ----- ------- ■

况下的网绕

LC 并联网络 o

⑹蹲虑庖路损耗时的两竭

S

LC并联网络电杭的频率特性

若以LC并联网络作为共射放大电路的

集电极负载，如右图所示，则电路的电压放

大倍数

Al = ~0~

I

根据LC并联网络的频率特性，当f=f o 时，电

压放大倍数的数值最大，且无附加相移（原因）。

对于其余频率的信号，电压放大倍数不但数值减

小，而且有附加相移。电路具有选频特性，故称之为选频放宙矗2 大电路。若在电路中引入正反馈，并能用反馈电压取代输入电压，则电路就成为正弦波振荡电路。根据引入反馈的方式不同，LC正弦波振荡电路分为变压器反馈式、电感反馈式和电容反馈式三种电路。

三、电感反馈式振荡电路潼示蛮ifez 兄Cs e I

选频放大电路'十ffc

1.电路组成

为了克服变压器反馈式振荡电路中变压器原边线圈和副边线圈耦

合不紧密的缺点，可将变压器反馈式振荡电路的N i和N2合并为一个线圈，如右图所示，为了加强谐振效果，将电容C跨接在整个线圈两端，便得到电感反馈式振荡电路。G

T

电感反窗式振荡电路