电容滤波电路滤波原理

电容滤波电路滤波原理

滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。

★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当uC>u2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。

★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。 RL、C对充放电的影响

电容充电时间常数为rDC，因为二极管的rD很小，所以充电时间常数小，充电速度快； RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。

电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如图所示。

四、电容反馈式振荡电路

1.电路组成

为了获得较好的输出电压波形，若将电感反馈式振荡电路中的电容换成电感，电感换成电容，并在转换后将两个电容的公共端接地，且增加集电极电阻Rc，就可得到电容反馈式振荡电路，如右图所示。因为两个电容的三个端分别接在晶体管的三个极，故也称为电容三点式电路。

2.工作原理

★根据正弦波振荡电路的判断方法，观察如上图所示电路，包含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性元件（晶体管）四个部分；

★放大电路能够正常工作；

★断开反馈，加频率为f0的输入电压，给定其极性，判断出从C2上所获得的反馈电压极性与输入电压相同，故电路弦波振荡的相位条件，各点瞬时极性如图所示。

★只要电路参数选择得当，电路就可以满足幅值条件，而产生正弦波振荡。

3.振荡频率及起振条件 振荡频率

反馈系数

起振条件

4.优缺点

电容反馈式振荡电路的输出电压波形好，但若用改变电容的方法来调节振荡频率，则会影响电路的反馈系数和起振条件；而若用改变电感的方法来调节振荡频率，则比较困难。在振荡频率可调范围不大的情况下，可采用如右图所示电路作为选频网络。

5.稳定振荡频率的措施

若要提高电容反馈式振荡电路的频率，要减小C1、C2的电容量和L的电感量。实际上，当C1和C2减小到一定程度时，晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将纳入C1和C2之中，从而影响振荡频率。这些电容等效为放大电路的输入电容Ci和输出电容Co，改进型电路和等效电器如下图所示。由于极间电容受温度的影响，杂散电容又难于确定，为了稳定振荡频率，在电感支路串联一个小容量电容C3，而且C3<

振荡频率

几乎与C1和C2无关，也与Ci和Co无关，所以频率稳定度高。

7.1.3 LC正弦波振荡电路

LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。

一、LC谐振回路的频率特性

LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为

（推导过程）

在信号频率较低时，电容的容抗( )很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的感抗( )很大，网络呈容性；只有当f=f0时，网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。

实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等效成电阻R，如图(b)所示。电路的导纳为

回路的品质因数

（推导过程）

上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大。

当f=f0时，电抗

（推导过程）

当网络的输入电流为I0时，电容和电感的电流约为QIo。

根据式 ，可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式Z=1/Y，其频率特性如下图所示。Q值愈大，曲线愈陡，选频特性愈好。

若以LC并联网络作为共射放大电路的集电极负载，如右图所示，则电路的电压放大倍数

根据LC并联网络的频率特性，当f=f0

时，电压放大倍数的数值最大，且无附加相移（原因）。对于其余频率的信号，电压放大倍数不但数值减小，而且有附加相移。电路具有选频特性，故称之为选频放大电路。若在电路中引入正反馈，并能用反馈电压取代输入电压，则电路就成为正弦波振荡电路。根据引入反馈的方式不同，LC正弦波振荡电路分为变压器反馈式、电感反馈式和电容反馈式三种电路。

三、电感反馈式振荡电路

1.电路组成

为了克服变压器反馈式振荡电路中变压器原边线圈和副边线圈耦合不紧密的缺点，可将变压器反馈式振荡电路的N1和N2合并为一个线圈，如右图所示，为了加强谐振效果，将电容C跨接在整个线圈两端，便得到电感反馈式振荡电路。

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