LC和CL這兩濾波電路之間有什么不同？

電路設(shè)計的時候，關(guān)鍵信號濾波處理必不可少，常見的幾種濾波有LC,CL,Π型濾波和T型濾波，這里我們把LC和CL這兩濾波電路拎出來做對比。 在做對比前我們需要弄清楚兩個概念：1.插入損耗，2源阻抗和負(fù)載阻抗效應(yīng)。

一插入損耗定義如下

其中VL（with filter）是濾波后電壓，VL（without filter）是濾波前電壓。其實(shí)就是以指數(shù)的形式來表達(dá)濾波前后功率的比值。由于一般VL（with filter）小于VL（without filter），因此濾波電路的插損值均為負(fù)數(shù)，數(shù)值越小預(yù)示著濾波效果越理想。示意圖如圖1。

圖1. 插入損耗示意圖

二源阻抗和負(fù)載阻抗效應(yīng)

濾波電路如何搭配，按何種順序來放置才能得到更理想的插入損耗，在大多數(shù)情況下，這取決于源和負(fù)載阻抗的值。一般規(guī)則是，電感放在低阻抗側(cè)，而電容應(yīng)放在高阻抗側(cè)。

三CL和LC濾波電路仿真測試

我們通過研究二階濾波電路CL和LC來驗證上述阻抗效用，

如圖2（a）所示。網(wǎng)絡(luò)分析儀在端口1處提供50歐姆的源阻抗。網(wǎng)絡(luò)分析儀在端口2處端接50歐姆負(fù)載阻抗。圖2（b）和（c）顯示了在負(fù)載側(cè)插入1kΩ阻抗的配置，模擬源阻抗?。?0歐姆），負(fù)載阻抗大（1050歐姆）的情況。

圖2.（a）無濾波器

（b）低阻抗側(cè)接電感，高阻抗側(cè)接電容

（c）高阻抗側(cè)接，低阻抗側(cè)接電容

圖3顯示了兩種濾波電路的插入損耗曲線

圖3. LC和CL濾波電路插入損耗曲線

從圖3可以看出，LC濾波器明顯優(yōu)于CL濾波器。LC濾波器在10 MHz時的插入損耗比CL濾波效果大約多15 dB。這與將電感放置在低阻抗側(cè)而將電容放置在高阻抗側(cè)的一般規(guī)則是一致的。

四CL和LC濾波電路實(shí)際測試

為了驗證仿真結(jié)果，做了如圖4所示的測量設(shè)置。

圖4. EMC濾波電路VNA測量設(shè)置

圖5. 測試DEMO板

由于使用了四通道網(wǎng)絡(luò)分析儀，因此我們可以同時評估兩個不同的濾波電路的情況。圖6顯示兩種濾波電路的實(shí)際測量結(jié)果。

圖6. LC和CL濾波電路實(shí)際插入損耗測量結(jié)果

顯然，LC濾波電路的性能優(yōu)于CL濾波電路，這與仿真結(jié)果一致。如表1和2所示，在100kHz – 10 MHz頻率范圍內(nèi)，仿真和測量結(jié)果非常接近。

表1：CL濾波電路的仿真和實(shí)際測量插入損耗對比

表2：LC濾波電路的仿真和實(shí)際測量插入損耗對比

在10 MHz時，兩個濾波電路的仿真插入損耗之間的差為15.1 dB，與實(shí)測結(jié)果接近（實(shí)測相差16.7dB）。

需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，我們發(fā)現(xiàn)實(shí)際測量結(jié)果和仿真結(jié)果會存在差異，這是因為與理想電路相比，現(xiàn)實(shí)情況下濾波器件和PCB走線存在寄生效應(yīng)。

最后，測量結(jié)果清楚地表明，在整個頻率范圍內(nèi)，LC濾波電路比CL濾波電路在源阻抗小，負(fù)載阻抗大的情況下具有更高的插入損耗和更好的濾波效果。

編輯：jq