多级RC滤波器
发布时间:2013/7/18 19:35:09 访问次数:5145
或许在某些时候,我们利用手头的元件,己认真设计好一个HT电源,CA3140E输出的脉动电压为2 Vpk_pk。可是,我们需要脉动电压小于Im Vk-pk,输出电压则允许再低一些。这时,我们就需使用一个滤波器,令脉动电压衰减的系数大于2 000。对于RC滤波器来说,它相当于一个分压器,其衰减率等于R/X。(假定能提供足够大的衰减率)。假如我们现在这个HT电源,容许采用2kQ电阻串联在电源线上,那么,Xc=2kQ/2 000=lQ,。由于脉动电压的频率是100Hz.
这是一个体积非常大的电容,显然带来了甚为棘手的问题,务必要很好地予以解决。其中一种很有效的做法是,将这个RC滤波器化整为零,拆分为级联起来的多级RC滤波器(sectioned RC fiters),各个滤波器只需使用小电阻和小电容,如图5.23所示。
图5.23单个RC滤波器改为级联式RC滤波器,总电阻和总电容保持不变
设计的关键是,要知道一英需拆分成多少级,才能获得理想的效果。幸好,Scroggie(文献中将这种拆分式的滤波器称为“Cathode Ray”——译注:意为“阴极射线”)已深入研究这一问题,并给出了便于使用的表格(见下表):
为更好地理解如何使用这个表格,现继续我们前面所举的例子:我们需要衰减系数大于2 000,因此,要找出衰减系数大于此值、并且最靠近上方的一行,这一行是第4行(n=4)。如果总电阻是2kQ,因此,每一级的电阻必定是2kQ/4=0.5kQ(即500Q)。为求得每一级电容的容量,我们再从频率等于100Hz的这一列RC数据中,找到了该行所在的RC值为14.8,所以,所需容量为14.8/0.5=29.6yF。
应用时,我们可能将采用470Q与33yF的阻容组合。实际效果上,关键不仅在于这4只小电容要比容量在1 590LtF附近的单只大电容便宜得多(体积也小得多),而且获得的衰减系数将为原来的4倍。
假如我们已有一大袋的22pF电容,安装位置上可装4只,并且,必须要使用2.5kQ的电阻。在这样的条件下,我们该如何用好这些电容,以获得100Hz纹波的更佳衰减效果昵?4只电容并联后,得到的总容量为88yF,因此,它们与2.5kQ电阻构成单RC滤波器时,衰减系数是Rt./Xc=138。利用表格中的衰减系数这一列数据,查得数值超过138(译注:原文误为110)的最上一行为第3行(n-3),我们明白,应该可以采用拆分成3级的方案。这样,每一级电阻的取值是2.5kQ/3=833Q,如果我们确实只用3级,那么,R/Xc的总比率将按3/4(译注:由于电容只用了3只,比单级时少1只)的系数下降为104。但是,3级级联起来后,得到的衰减系数却为997,比单级RC滤波器时的138要高得多。于是,我们获得了7倍于原来的效果,而且,还少用了1只电容。
或许在某些时候,我们利用手头的元件,己认真设计好一个HT电源,CA3140E输出的脉动电压为2 Vpk_pk。可是,我们需要脉动电压小于Im Vk-pk,输出电压则允许再低一些。这时,我们就需使用一个滤波器,令脉动电压衰减的系数大于2 000。对于RC滤波器来说,它相当于一个分压器,其衰减率等于R/X。(假定能提供足够大的衰减率)。假如我们现在这个HT电源,容许采用2kQ电阻串联在电源线上,那么,Xc=2kQ/2 000=lQ,。由于脉动电压的频率是100Hz.
这是一个体积非常大的电容,显然带来了甚为棘手的问题,务必要很好地予以解决。其中一种很有效的做法是,将这个RC滤波器化整为零,拆分为级联起来的多级RC滤波器(sectioned RC fiters),各个滤波器只需使用小电阻和小电容,如图5.23所示。
图5.23单个RC滤波器改为级联式RC滤波器,总电阻和总电容保持不变
设计的关键是,要知道一英需拆分成多少级,才能获得理想的效果。幸好,Scroggie(文献中将这种拆分式的滤波器称为“Cathode Ray”——译注:意为“阴极射线”)已深入研究这一问题,并给出了便于使用的表格(见下表):
为更好地理解如何使用这个表格,现继续我们前面所举的例子:我们需要衰减系数大于2 000,因此,要找出衰减系数大于此值、并且最靠近上方的一行,这一行是第4行(n=4)。如果总电阻是2kQ,因此,每一级的电阻必定是2kQ/4=0.5kQ(即500Q)。为求得每一级电容的容量,我们再从频率等于100Hz的这一列RC数据中,找到了该行所在的RC值为14.8,所以,所需容量为14.8/0.5=29.6yF。
应用时,我们可能将采用470Q与33yF的阻容组合。实际效果上,关键不仅在于这4只小电容要比容量在1 590LtF附近的单只大电容便宜得多(体积也小得多),而且获得的衰减系数将为原来的4倍。
假如我们已有一大袋的22pF电容,安装位置上可装4只,并且,必须要使用2.5kQ的电阻。在这样的条件下,我们该如何用好这些电容,以获得100Hz纹波的更佳衰减效果昵?4只电容并联后,得到的总容量为88yF,因此,它们与2.5kQ电阻构成单RC滤波器时,衰减系数是Rt./Xc=138。利用表格中的衰减系数这一列数据,查得数值超过138(译注:原文误为110)的最上一行为第3行(n-3),我们明白,应该可以采用拆分成3级的方案。这样,每一级电阻的取值是2.5kQ/3=833Q,如果我们确实只用3级,那么,R/Xc的总比率将按3/4(译注:由于电容只用了3只,比单级时少1只)的系数下降为104。但是,3级级联起来后,得到的衰减系数却为997,比单级RC滤波器时的138要高得多。于是,我们获得了7倍于原来的效果,而且,还少用了1只电容。
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