電容濾波電路濾波原理

濾波電容容量大，因此一般采用電解電容，在接線時要注意電解電容得正、負(fù)極。電容濾波

電路利用電容得充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。

★當(dāng)u2為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓uC時,二極管D1和D3管導(dǎo)通,D2和D4管截止,

電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL,另一路對電容C充電。當(dāng)uC>u2,導(dǎo)致D1和D3管反向偏置而截

止，電容通過負(fù)載電阻RL放電,uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。

(b)uo的波形

單相橋式整流電容源波電路及穩(wěn)態(tài)時的波形分析

★當(dāng)u2為負(fù)半周幅值變化到恰好大于uC時,D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài),112再次對C

充電,￡上升到u2得峰值后又開始下降;下降到一定數(shù)值時D2和D4變?yōu)榻刂?C對RL放電,u

C按指數(shù)規(guī)律下降;放電到一定數(shù)值時D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重及上述過程。

RL、C對充放電得影響

電容充電時間常數(shù)為rDC,因為二極管得rD彳艮小，所以充電時間常數(shù)小,充電速度快；

RLC為放電時間常數(shù)，因為RL較大,放也時間常數(shù)遠(yuǎn)大于充電時間常數(shù)，因此，濾波效果取決于

放電時間常數(shù)。

電容C愈大，負(fù)載電阻RL愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大，如圖所示。

RiC不同時必的波形

r

四、電容反饋式振蕩電路演示實晚Ink

1、電路組成

為了獲得較好得輸出電壓波形，若

將電感反饋式振蕩電路中得電容換成電

感，電感換成電容,并在轉(zhuǎn)換后將兩個電

容得公共端接地，且增加集電極電阻Rc,

就可得到電容反饋式振蕩電路,如右圖

所示。因為兩個電容得三個端分別接在

晶體管得三個極,故也稱為電容三點式

電路。電容反饋式振藩電路

2、工作原理

★根據(jù)正弦波振蕩電路得判斷方法，觀察如上圖所示電路，包含了放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、反

饋網(wǎng)絡(luò)和非線性元件（晶體管）四個部分；

★放大電路能夠正常工作；

★斷開反饋，加頻率為心得諭入電壓，給定其極性，判斷出從C2上所獲得得反饋電壓極性與

輸入電壓相同,故電路弦波振蕩得相位條件，各點瞬時極性如圖所示。

★只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可以滿足幅值條件，而產(chǎn)生正弦波振蕩。

3、振蕩頻率及起振條件

振蕩頻率

反饋系數(shù)

uC1

a--

起振條件

4、優(yōu)缺點

電容反饋式振蕩電路得輸出電壓波形好，但若

用改變電容得方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則會影響電路

得反饋系數(shù)和起振條件;而若用改變電感得方法來

調(diào)節(jié)振蕩頻率，則比較困難。在振蕩頻率可調(diào)范圍不

大得情況下，可采用如右圖所示電路作為選頻網(wǎng)絡(luò)。

頻率可調(diào)的選頻網(wǎng)絡(luò)

5、穩(wěn)定振蕩頻率得措施

若要提高電容反饋式振蕩電路得頻率,要減小C1、C2得電容量和L得電感量。實際上，當(dāng)C1

和C2成小到一定程度時,晶體管得極間電容和電路中得雜散電容將納入C］和C?之中，從而影響振

蕩頻率。這些電容等效為放大電路得輸入電容Ci和輸出電容C”改進(jìn)型電路和等效電器如下圖

所示。由于極間電容受溫度得彩響，雜散電容又難于確定，為了穩(wěn)定振蕩頻率，在電感支路串聯(lián)一

個小容量電容C3,而且C3vvC1,C3〈VC2,這樣

11,111

qG+C,c/a7

振蕩頻率

°22可瓦-利際

幾乎與C1和C2無關(guān)，也與C1和C。無關(guān),所以頻率穩(wěn)定度高。

電容反饋式振蕩電路的改進(jìn)等效電路

7、1、3LC正弦波振蕩電路

LC正弦波振蕩電路與RC濟式正弦波振蕩電路得蛆成原則在本質(zhì)上就就是相同得,只就就

是選頻網(wǎng)絡(luò)采用LC電路。在LC振蕩電路中，當(dāng)時，放大電路得放大倍數(shù)數(shù)值最七而其余

頻率得信號均被衰減到零;引入王反饋后，使反饋電壓作為放大電路得輸入電壓，以維持輸出電

壓,從而形成正弦波振蕩。由于LC正弦波振蕩電路得振蕩頻率較高,所以放大電路多采用分立元

件電路。

一、LC諧振回路得頻率特性

LC正弦波振蕩電路中得選頻網(wǎng)絡(luò)采用LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。圖⑶為理想電路，無損耗,

諧振頻率為

八-1

"質(zhì)（推導(dǎo)過程）

在信號頻率較低時，電容得容抗（）很大，網(wǎng)

絡(luò)呈感性;在信號頻率較高時，電感得感抗（X[=，血）很

大,網(wǎng)絡(luò)呈容性;只有當(dāng)佇6時，網(wǎng)絡(luò)才呈純阻性，且阻抗最

大。這時電路產(chǎn)生電流諧振,電容得電場能轉(zhuǎn)換成磁場能,

（Q理想情況下的網(wǎng)絡(luò)

而電感得磁場能又轉(zhuǎn)換成電場能,兩種能量相互轉(zhuǎn)換。

LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

實際得LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總就就是有損耗得，各種損耗

等效成電阻R,如圖（b）所示。電路得導(dǎo)納為

Y:網(wǎng)+—5—

R+jM

回路得品質(zhì)因數(shù)

°二華二（推導(dǎo)過程）00考慮電路損耗時的網(wǎng)絡(luò)

LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

上式表明,選頻網(wǎng)絡(luò)得損耗愈小，諧振頻率相同時,電容容量愈小，電感數(shù)值愈大。

當(dāng)時，電抗心0卜0°長肉1泌C（推導(dǎo)過程）

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)得輸入電流為4時，電容和電感得電流約為QI。。

-=y=JCDC+---

根據(jù)式Z&+J血，可得適用于頻率從零到無窮大時LC并朕網(wǎng)絡(luò)電抗得表達(dá)

式Z=1/匕其頻率特性如下圖所示。Q值愈大，曲線愈陡，選頻特性愈好。

LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電抗的頻率特性

若以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路得集

電極負(fù)載，如右圖所示，則電路得電壓放大倍數(shù)

根據(jù)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)得頻率特性，當(dāng)f=乙時，

電壓放大倍數(shù)得數(shù)值最大，且無附加相移遮胤。

對于其余頻率得信號，電壓放大倍數(shù)不但數(shù)值減°T]

小，而且有附加相移。電路具有選頻特性，故稱之‘

為選頻放大電路。若在電路中引入正反饋,并能右

用反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波

振蕩電路。根據(jù)引入反饋得方式不同,LC正弦波一

振蕩電路分為變壓器反饋式、電感反饋式和電容。

反債式三種電路.選^放大電路

三、電感反饋式振蕩電路演示r實晚Ink

1、電路組成

為了克服變壓器反饋式振蕩電路

中變壓器原邊線圈和副邊線圖耦合不

緊密得缺點，可將變壓器反饋式振蕩電

路得2和2合并為一個線圖,如右圖

所示，為了加強諧振效果,將電容C跨

接在整個線圈兩端，便得到電感反饋式

振蕩電路。

2、工作原理

電感反饋式振蕩電路

★觀察電路她包含了放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)和非線性元件（晶體管）四個部分，而且

放大電路能夠正常工作。

★用瞬時極性法判斷電路就就是否滿足正弦波振蕩得相位條件:斷開反饋，加頻率為工得輸

入電壓，給定其極性，判斷出從N2上獲得得反饋電壓極性與輸入電壓相同,故電路滿足正弦波振

蕩得相位條件，各點瞬時極性如上圖所示。

★只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可滿足幅值條件,而產(chǎn)生正弦波振蕩。

如下圖所示為電感反饋式振蕩電路得交流通路,原邊線圈得三個端分別接在晶體管得三個

極,故稱電感反饋式振蕩電路為電感三點式電路。

電感反饃式振螃電路的交流通路

3、振蕩頻率及起振條件

振蕩頻率

2叫'+4+冽C

反饋系數(shù)

尸=*

J+M

起振條件

4、優(yōu)缺點

電感反饋式振蕩電路中N?與N之間耦合緊密，振幅大，易起振;當(dāng)C采用可變電容時,可以獲

得調(diào)節(jié)范圍較寬得振蕩頻率，最高振蕩頻率可達(dá)幾十MHz。由于反饋電壓取自電感，對高頻信號

具有較大得電抗，反饋信號中含有較多得高次諧波分量,輸出電壓波形不好。

濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分"使輸出得直流更平滑°去耦電容用在

放大電路中不需要交流得地方，用來消除自激,使放大器穩(wěn)定工作。旁路電容用在有電阻連接

時，接在電阻兩端使交流信號順利通過。

1、關(guān)于去耦電容蓄能作用得理解

1）去耦電容主要就就是去除高頻如RF信號得干擾、干擾得進(jìn)入方式就就是通過電磁輻

射。而實際上，芯片附近得電容還有蓄能得作用，這就就是第二位得。

您可以把總電源看作密云水庫，我們大樓內(nèi)得家家戶戶都需要供水，這時候，水不就

就是直接來自于水庫，那樣距禹太遠(yuǎn)了，等水過來，我們已經(jīng)渴得不行了。

實際水就就是來自于大樓頂上得水塔,水塔其實就就是一個buffcr得作用。

如果微觀來看，高頻器件在工作得時候，其電流就就是不連續(xù)得，而且頻率很高，

而器件VCC到總也源有一段距離，即使距離不長，在頻率很高得情況下，

阻抗Z=i*wL+R,線路得電感影響也會非常大，

會導(dǎo)致器件在需要電流得時候，不能被及時供給。

而去耦電容可以彌補此不足。

這也就就是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容得原因之一

（在vcc引腳上通常并聯(lián)一個去藕電容,這樣交流分量就從這個電容接地。）

2）有源器件在開關(guān)時產(chǎn)生得高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容得主要功能就就

就是提供

一個局部得直流電源給有源器件,以減少開關(guān)噪聲在板上得傳播和將噪聲引導(dǎo)到地

2、旁路電容和去耦電容得區(qū)別

去耦:去除在器件切換時從高頻器件進(jìn)入到配電網(wǎng)絡(luò)中得RF能量。去耦電容還可以

為器件供局部化得DC電壓源，她在減少跨板浪涌電流方面特別有用。旁路:從元件或電

纜中轉(zhuǎn)移出不想要得共模RF能量。這主要就就是通過產(chǎn)生AC旁路消除無意得能量進(jìn)入敏感

得部分，另外還可以提供基帶濾波功能(帶寬受限)O

我們經(jīng)常可以看到，在電源和地之間連接著去耦電容，她有三個方面得作用:一就就是作為

本集成電路得蓄能電容;二就就是濾除該器件產(chǎn)生得高頻噪聲，切斷其通過供電回路進(jìn)行傳播

得通路;三就就是防止電源攜帶得噪聲對電路構(gòu)成干擾。

在曳壬電路中，去耦電容和旁路電容都就就是起到抗干擾得作用，電容所處得位置不同,

稱呼就不一樣了。對于同一個電路來說，旁路(bypass)電容就就是把輸入信號中得高頻噪聲作

為濾除對象，把前級攜帶得高頻雜波濾除,而去耦(decoup1ing)電容也稱退耦電容，就就是把

輸出信號得干擾作為濾除對象。

高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般就就是0、1u,0、01u等，而去耦合電容一般

比較大，就就是1Ou或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù),以及驅(qū)動電流得變化大小來確定。

數(shù)字電路中典型得去耦電容值就就是()、1RF。這個電容得分布電感得典型值就就是辿H。

0、WF得去耦電容有5LLH