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测定阻抗匹配的重要性…l段π形滤波器

发布时间:2008/9/9 0:00:00 访问次数:1474

  只有信号频率通过的滤波器,在以数字技术为主体的今天,是电子电路的天下,这里,在从音频到视频带的比较低的频率内,使用的op放大器以有源滤波器为主流。

  由于有源滤波器不必需阻抗匹配,所以多数段数具有很容易级联连接的特征。

  一方面,作为数mhz以上频率使用的高频用滤波器,从古至今都使用lc方式的无源滤波器,但是,lc滤波器在设计时必需预先决定特性阻抗zo,当驱动侧的阻抗rs、终端(负载)电阻rl,不适合或者变化时,会对滤波器特性有影响.因此,可以说一般lc滤波器的设计都很难。

  在各种lc滤波器中,测定预先假定的负载电阻rl及负载断开/短路时的lc滤波器的输人阻抗zin,研究滤波器的通频带内的波形和频带外的特性如何变化,加深对滤波器的理解。
图1表示基本的lc滤波器的模型。从其外形上看,称之为π形低通滤波器。这个电路是使用了由线圈l和电容c组成的3个电抗元件的电路,衰减倾斜度为3×6db/oct,即18 db/oct。使用起来多以除去高频噪声等为目的。


图1 1段π形低通摅波器的构成

  计算电路常数时,首先决定特性阻抗z。和截断频率fc,然后算出l和c的值。在图1中,从

可知,当zo=50ω、fc=5mhz时,l=3.183μh、c=636pf。在这个实验里,取l=3.3μh、c=620pf。
  照片1是1段π形低通滤波器的衰减特性。截断频率fc比设计值5mhz低,这是因为l=3.3μh的缘故。照片上侧的曲线是rl=1mω时的特性,产生的通频带约6db,截断频率fc附近产生约3db的峰值。


  照片1 1段π形低通滤波器的减衰特性(fc=5mhz,zo=50ω,rl=50ω及lmω,f=lookhz~l00mhz,lodb/div.)

  如果在这样的频率特性上,在具有峰值的滤波器上给予脉冲,则输出会产生过冲或振荡,因此要懂得阻抗匹配的重要性。
  照片2是当滤波器的输出特性阻抗为zo=rl=50ω终端时,对应输出断开(rl=∞)和输出短路(rl=0)时,各个输人阻抗zin随频率特性如何变化的曲线图。
  当zo=rl=50ω时的输人阻抗,通频带为51.6ω,截断频率fc附近产生若干个峰值,在fc以上时又变成同一曲线。


  照片2 1段π形滤波器....随首负载阻抗rl的变化而引起的输入阻抗的变化(rl=0及∞ω,f=100k-l00mhz)

  当rl=∞时,与频率成反比,输人阻抗zin下降.可以看到在f≈3 5mhz产生串联共振现象:f≈5mhz附近产生并联共振现象:fc

以上频率时成反比.在f≈50mhz处产生串联共振现象,但这是由电容的自己共振所引起的。
  当rl=0ω时,输人阻抗zin与频率成比例上升,在f≈3.5mhz产生并联共振现象,fc以上频率时变为同样的特性.
  这样,根据负载的阻抗匹配状态,需注意输人阻抗变化最坏约在2ω~2kω之闷,变化了1000倍,由此可知,特别是输出断开时,驱动侧的功率输出设备很容易破损。
  欢迎转载,信息来自维库电子市场网(www.dzsc.com)



  只有信号频率通过的滤波器,在以数字技术为主体的今天,是电子电路的天下,这里,在从音频到视频带的比较低的频率内,使用的op放大器以有源滤波器为主流。

  由于有源滤波器不必需阻抗匹配,所以多数段数具有很容易级联连接的特征。

  一方面,作为数mhz以上频率使用的高频用滤波器,从古至今都使用lc方式的无源滤波器,但是,lc滤波器在设计时必需预先决定特性阻抗zo,当驱动侧的阻抗rs、终端(负载)电阻rl,不适合或者变化时,会对滤波器特性有影响.因此,可以说一般lc滤波器的设计都很难。

  在各种lc滤波器中,测定预先假定的负载电阻rl及负载断开/短路时的lc滤波器的输人阻抗zin,研究滤波器的通频带内的波形和频带外的特性如何变化,加深对滤波器的理解。
图1表示基本的lc滤波器的模型。从其外形上看,称之为π形低通滤波器。这个电路是使用了由线圈l和电容c组成的3个电抗元件的电路,衰减倾斜度为3×6db/oct,即18 db/oct。使用起来多以除去高频噪声等为目的。


图1 1段π形低通摅波器的构成

  计算电路常数时,首先决定特性阻抗z。和截断频率fc,然后算出l和c的值。在图1中,从

可知,当zo=50ω、fc=5mhz时,l=3.183μh、c=636pf。在这个实验里,取l=3.3μh、c=620pf。
  照片1是1段π形低通滤波器的衰减特性。截断频率fc比设计值5mhz低,这是因为l=3.3μh的缘故。照片上侧的曲线是rl=1mω时的特性,产生的通频带约6db,截断频率fc附近产生约3db的峰值。


  照片1 1段π形低通滤波器的减衰特性(fc=5mhz,zo=50ω,rl=50ω及lmω,f=lookhz~l00mhz,lodb/div.)

  如果在这样的频率特性上,在具有峰值的滤波器上给予脉冲,则输出会产生过冲或振荡,因此要懂得阻抗匹配的重要性。
  照片2是当滤波器的输出特性阻抗为zo=rl=50ω终端时,对应输出断开(rl=∞)和输出短路(rl=0)时,各个输人阻抗zin随频率特性如何变化的曲线图。
  当zo=rl=50ω时的输人阻抗,通频带为51.6ω,截断频率fc附近产生若干个峰值,在fc以上时又变成同一曲线。


  照片2 1段π形滤波器....随首负载阻抗rl的变化而引起的输入阻抗的变化(rl=0及∞ω,f=100k-l00mhz)

  当rl=∞时,与频率成反比,输人阻抗zin下降.可以看到在f≈3 5mhz产生串联共振现象:f≈5mhz附近产生并联共振现象:fc

以上频率时成反比.在f≈50mhz处产生串联共振现象,但这是由电容的自己共振所引起的。
  当rl=0ω时,输人阻抗zin与频率成比例上升,在f≈3.5mhz产生并联共振现象,fc以上频率时变为同样的特性.
  这样,根据负载的阻抗匹配状态,需注意输人阻抗变化最坏约在2ω~2kω之闷,变化了1000倍,由此可知,特别是输出断开时,驱动侧的功率输出设备很容易破损。
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