帶通和帶阻濾波器分析
發布時間:2020-12-07 責任編輯:wenwei
【導讀】將並聯和串聯設計混合在一起的一種有趣的電路,是與輸出負載串聯的並聯LC濾波器電路,下麵我們將其稱為(L // C)-R電路。下麵的圖1給出了這種架構的表示:
本文介紹利用並聯L // C而引起的諧振現象,並利用該現象我們對電子中的濾波器模塊進行設計。
帶阻濾波器
將並聯和串聯設計混合在一起的一種有趣的電路,是與輸出負載串聯的並聯LC濾波器電路,下麵我們將其稱為(L // C)-R電路。下麵的圖1給出了這種架構的表示:

圖1:(L // C)-R電路圖
如果我們將Z L // C稱為並聯LC結構的阻抗,則可以寫成V in = V out + Z L // C ×I。知道I = V out / R並通過用V out分解表達式,我們可以在幾步之後寫出(L // C)-R電路的傳遞函數:

eq 2:(L // C)-R傳遞函數
我們假設L = 3 mH,C = 5 nF,R = 10kΩ和20kΩ,我們來分析該電路的傳遞函數,

圖2:(L // C)-R傳遞函數的圖
圖2陳述了這樣的一個事實,即當電阻增加時,該帶阻濾波器的帶寬Δω變窄,這是因為Q 串聯 =(1 / R)√( L / C)=ω 0 /Δω。
實際上,該定義對並聯電路無效,並聯結構的公式變為Q 並聯 = 1 / Q series =R√(C / L),這解釋了先前確定的圖1中的現象。
實際上,並聯RLC電路的特征參數是串聯RLC電路的倒數。
帶通濾波器
一yi個ge有you趣qu的de概gai念nian稱cheng為wei對dui偶ou性xing,使shi我wo們men能neng夠gou從cong另ling一yi電dian路lu的de知zhi識shi中zhong直zhi接jie找zhao到dao新xin電dian路lu的de方fang式shi。基ji於yu這zhe樣yang的de事shi實shi推tui論lun,可ke以yi將jiang應ying用yong於yu電dian流liu或huo電dian壓ya的de方fang程cheng式shi應ying用yong於yu特te定ding結jie構gou。
讓我們更清楚一點,再考慮一下上麵詳細介紹的帶阻濾波器示例。我們將這種配置稱為(L // C)-R,因為L//C電路與電阻R串聯(-)。我們已經看到該電路充當該電壓的帶阻濾波器。
該電路的對偶電路是圖3中所示的(L // R)// R電路:

圖3:圖1的對偶結構
對偶性概念告訴我們,該對偶電路是帶阻濾波器(即帶通濾波器)的對偶。為了驗證該假設,我們可以通過寫成I in = I out + Y L // C ×V out來開始,這與上一節中顯示的等式相同,但適用於電流,如對偶性概念所述。ÿ L// C是L // C的導納和等於1 / Z L// C。
知道V out = R×I out並通過用I out分解表達式,得出:

eq 3:(L // C)// R傳遞函數
我們可以看到,等式3與等式2非常相似,但是虛數項是相反的,這決定了了帶通濾波器的行為。我們可以再次考慮相同的值L = 3 mH,C = 5 nF和R = 10kΩ和20kΩ,並繪製此傳遞函數,以得出本節的結論並確認帶通濾波器:

圖4:(L // C)// R傳遞函數圖
結論
並聯RLC電路的行為與串聯結構完全不同。這是由於L // C電路的能量相互交換的現象,稱為共振。
這種現象是由於互連的電感器和電容器之間發生了相互放電/電荷。這樣的電路的阻抗理論上趨於無窮大值在特定的脈動ω 0稱為共振脈動(對於f或共振頻率0)。在實際電路中,此阻抗會由於內部電阻行為而達到峰值。
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