滤波器的原理及设计示意图

在直流稳压电源的设计中，脉动电源中除了含有直流分量外，还包含许多高频谐波分量，为了减小输出电源的脉动，必须用滤波器把其他频率的分量去掉，才能得到可用的直流稳压电源。图9－5所示为直流稳压电源设计示意图，在滤波电容之前串接一个铁芯电感线圈L，这样就组成了电感电容滤波电路。那么什么是滤波电路？滤波电路分为哪些种类？理想滤波器的幅频特性曲线具有什么特点？下面就来进行具体的分析。

图9－5　直流稳压电源设计示意图

滤波电路是使指定频段的信号通过，阻止其他频率的信号通过的电路，这种具有选频功能的中间网络称为滤波器。工程上利用电感L和电容C彼此相反而又互补的频率特性，先设计出具有一定滤波功能的单元电路，然后再用搭积木的方式，如并联、级联等，连接成各种各样的滤波器网络。典型的滤波单元电路有低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）和全通滤波器（APF）。

理想滤波器的幅频特性如下。

（1）理想高通滤波器（HPF）幅频特性曲线如图9－6所示。

（2）理想低通滤波器（LPF）幅频特性曲线如图9－7所示。

图9－6　理想高通滤波器幅频特性曲线(www.xing528.com)

图9－7　理想低通滤波器幅频特性曲线

（3）理想带通滤波器（BPF）幅频特性曲线如图9－8所示。

（4）理想带阻滤波器（BEF）幅频特性曲线如图9－9所示。

图9－8　理想带通滤波器幅频特性曲线

图9－9　理想带阻滤波器幅频特性曲线

目前，在滤波器的设计中，已经大量使用小型的片式电路元件，可以使滤波器小型化。随着电路和系统集成化的发展，滤波器的设计中已经广泛采用运算放大器，或其他有源器件，不再使用电感元件，称之为RC有源滤波器，实现了滤波器的集成化。但对于实际典型RC滤波电路的频率响应分析，对后续学习仍然有很重要的意义。我们将在9.4节中进行详细的讲解。