無源濾波電路之淺談

無源濾波器缺點:帶負載能力差,無放大作用,特性不理想邊沿不陡峭,各級互相影響。

RC濾波

1, C值的選取:C不能選的太小，否則負載電容對濾波電路的影響很大，一般IC的輸入電容往往有l(wèi)~lOpF的輸入電容。C值選的太大，則會影響濾波電路的高頻特性，因為

大電容的高頻特性一般都不好。

2, R值的選取:R值過小會加大電源的負載，R值過大則會消耗較多的能量。

RC濾波電路的最大缺陷就是他不僅消耗我們希望抑制的信號能量，而目也消耗我們希望保留的信號能量。另外由于受電容高頻特性的限制也不能用在太高頻的場合，例如數(shù)MHz以上需要用LC濾波器。

1. 電容濾波電路

電容濾波電路

分析電容濾波電路工作原理時，主要是用到了電容器的隔直通交特性和儲能特性。前面整流電路輸出的脈動性直流電壓可分解成一個直流電壓和一組頻率不同的交流電，交流電壓部分就會從電容器流過到地，而直流電壓部分卻因電容器的通交隔直特性而不能接地才流到下一級電路。這樣電容器就把原單向脈動性直流電壓中的交流部分的濾去掉了。

另外電容濾波電路也可以用電容儲能特性來解釋，當單向脈動直流電壓處于高峰值時電容就充電，而當處于低峰值電壓時就放電，這樣把高峰值電壓存儲起來到低峰值電壓處再釋放。把高低不平的單向脈動性直流電壓轉(zhuǎn)換成比較平滑的直流電壓。

濾波電容的容量通常比較大，并且往往是整機電路中容量最大的一只電容器。濾波電容的容量大，濾波效果好。電容濾波電路是各種濾波電路中最常用一種。

電源濾波電容如何選取,掌握其精髓與方法,其實也不難。

1)理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由于電容兩端引腳的電感效應,這時電容應該看成是一個LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的SFR參數(shù),這表示頻率大于SFR值時,電容變成了一個電感,如果電容對地濾波,當頻率超出FSR后,對干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個較小的電容并聯(lián)對地,可以想想為什么?原因在于小電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個對地通路,所以在電源濾波電路中我們常常這樣理解:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在于SFR(自諧振頻率)值不同,當然也可以想想為什么?如果從這個角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對地腳為什么要盡可能靠近地了。

2)那么在實際的設(shè)計中,我們常常會有疑問,我怎么知道電容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何選取不同SFR值的電容值呢?是選取一個電容還是兩個電容?電容的SFR值和電容值有關(guān),和電容的引腳電感有關(guān),所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會相同,當然獲取SFR值的途徑有兩個,1)器件Data sheet,如22pf0402電容的SFR值在2G左右, 2)通過網(wǎng)絡(luò)分析儀直接量測其自諧振頻率,想想如何量測?知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個或兩個電路在于你所供電電路的工作頻帶是否有足夠的噪聲抑制比。仿真完后,那就是實際電路試驗,如調(diào)試手機接收靈敏度時,LNA的電源濾波是關(guān)鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個dB。

電容的本質(zhì)是通交流,隔直流,理論上說電源濾波用電容越大越好。但由于引線和PCB布線原因,實際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路,(還有電容本身的電阻,有時也不可忽略)這就引入了諧振頻率的概念:ω=1/(LC)1/2在諧振頻率以下電容呈容性,諧振頻率以上電容呈感性。因而一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。

這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。

至于到底用多大的電容,這是一個參考：

電容諧振頻率

電容值 DIP (MHz) SMT (MHz)

1.0μF 2.5 5

0.1μF 8 16

0.01μF 25 50

1000pF 80 160

100 pF 250 500

10 pF 800 1.6(GHz)

不過僅僅是參考而已,用老工程師的話說——主要靠經(jīng)驗。更可靠的做法是將一大一小兩個電容并聯(lián),因為大電容高頻特性差,小電容高頻特性好。一般要求相差兩個數(shù)量級以上,以獲得更大的濾波頻段。

2. 電感濾波電路

電感濾波電路的原理也和電容器濾波差不多，也是因為電感器的通直阻交特性和儲能特性。從儲能方面來解釋的話和電容器是一樣的原理，從通直阻交特性方面來解釋電感器的濾波電路時，電感器是把單向脈動性直流電壓分解出來的交流電壓部分進行阻礙，而電容器卻是短路接地。電感量越大濾波效果越好，由電感器單獨作濾波電路的情況很少，一般會和電容一起組合使用。

3. L形RC濾波電路