这样,输出信号就是锯齿波,近似为三角形波,τ>>tW是本电路必要条件,因为它是 在方波到来期间,电容只是缓慢充电,VC还未上升到Vm时,方波就消失,电容 开始放电,以免电容电压出现一个稳定电压值,而且τ越大,锯齿波越接近三角波。
输出波 形是对输入波形积分运算的结果
,它是突出输入信号的直流及缓变分量,降低输入信号的变化量。
4. RC滤波电路(无源)
在模拟电路,由RC组成的无源滤波电路中,根据电容的接法及大小主要可分为低通滤波 电路(如图7)和高通滤波电路(如图8)。
(1)在图7的低通滤波电路中,它跟积分电路有些相似(电容C都是并在输出端),但 它们是应 用在不同的电路功能上,积分电路主要是利用电容C充电时的积分作用,在输入方波情形下 ,来产生周期性的锯齿波(三角波),因此电容C及电阻R是根据方波的tW来选取,而 低通滤波电路,是将较高频率的信号旁路掉(因XC=1/(2πfC),f较大时,XC较 小,相当于短路),因而电容C的值是参照低频点的数值来确定,对于电源的滤波电路,理 论上C值愈大愈好。
(2)图8的高通滤波电路与微分电路或耦合电路形式相同。
在脉冲数字电路中,因RC与脉 宽tW的关系不同而区分为微分电路和耦合电路;在模拟电路,选择恰当的电容C值, 就可以有选择性地让较高频的信号通过,而阻断直流及低频信号,如高音喇叭串接的电容, 就是阻止中低音进入高音喇叭,以免烧坏。
另一方面,在多级交流放大电路中,它也是一种 耦合电路。
5. RC脉冲分压器
当需要将脉冲信号经电阻分压传到下一级时,由于电路中存在各种形式的电容,如寄生电容 ,它相当于在负载侧接有一负载电容(如图9),当输入一脉冲信号时,因电容CL的 充电,电压不能突变,使输出波形前沿变坏,失真。
为此,可在R1两端并接一加速电容 C1,这样组成一个RC脉冲分压器(如图10)。
(1)t=0+时,电容视为短路,电流只流经C1,CL,VO由C1和CL分压得到:
但是,任何信号源都有一定的内阻,以及一些电路的需要,通常采取过补偿的办法,如电视 信号中,为突出传送图像的轮廓,采用勾边电路,就是通过加大C1的取值。
滤波电路
交流电经过二极管整流之后,方向单一了,但是大小(电流强度)还是处在不断地变化之中。
这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。
要把脉动直流变成波形平滑的直流,还需要再做一番“填平取齐”的工作,这便是滤波。
换句话说,滤波的任务,就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小,改造成接近恒稳的直流电。
一、电容滤波
电容器是一个储存电能的仓库。
在电路中,当有电压加到电容器两端的时候,便对电容器充电,把电能储存在电容器中;当外加电压失去(或降低)之后,电容器将把储存的电能再放出来。
充电的时候,电容器两端的电压逐渐升高,直到接近充电电压;放电的时候,电容器两端的电压逐渐降低,直到完全消失。
电容器的容量越大,负载电阻值越大,充电和放电所需要的时间越长。
这种电容带两端电压不能突变的特性,正好可以用来承担滤波的任务。
图5-9是最简单的电容滤波电路,电容器与负载电阻并联,接在整流器后面,下面以图5-9(a)所示半波整施情况说明电容滤波的工作过程。
在二极管导通期间,e2向负载电阻Rfz提供电流的同时,向电容器C充电,一直充到最大值。
e2达到最大值以后逐渐下降;而电容器两端电压不能突然变化,仍然保持较高电压。
这时,D受反向电压,不能导通,于是Uc便通过负载电阻Rfz放电。
由于C和Rfz较大,放电速度很慢,在e2下降期间里,电容器C上的电压降得不多。
当e2下一个周期来到并升高到大于Uc时,又再次对电容器充电。
如此重复,电容器C两端(即负载电阻Rfz:
两端)便保持了一个较平稳的电压,在波形图上呈现出比较平滑的波形。
图5-10(a)(b)中分别示出半波整流和全波整流时电容滤波前后的输出波形。
显然,电容量越大,滤波效果越好,输出波形越趋于平滑,输出电压也越高。
但是,电容量达到一定值以后,再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用。
通常应根据负载电用和输出电说的大小选择最佳电容量。
表5-2中所列滤波电容器容量和输出电流的关系,可供参考。
电容器的耐压值一般取的1.5倍。
表5-3中列出带有滤波器的整流电路中各电压的关系。
表一、
输出电流
2A左右
1A左右
0.5-1A左右
0.1-0.5A
100-50mA
50mA以下
滤波电容
4000u
2000u
1000u
500u
200u-500u
200u
表二、
输入交流电压
(有效值)
负载开路时的
输出电压
带负载时的
输出电压
每管承受的最
大反向电压
半波整流
全波整流
桥式整流
E2
E2+E2
E2
约0.6E2
约1.2E2
约1.2E2
采用电容滤波的整流电路,输出电压随时出电流变化较大,这对于变化负载(如乙类推挽电路)来说是很不利的。
二、电感滤波
利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点,可以用带铁芯的线圈做成滤波器。
电磁滤波输出电压较低,相输出电压波动小,随负载变化也很小,适用于负载电流较大的场合。
三、复式滤波器。
把电容按在负载并联支路,把电感或电阻接在串联支路,可以组成复式滤波器,达到更佳的滤波效果口这种电路的形状很象字母π,所以又叫π型滤波器。
图5-12所示是由电磁与电容组成的LC滤波器,其滤波效能很高,几乎没有直流电压损失,适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。
但是,这种滤波器由于电感体积和重量大(高频时可减小),比较笨重,成本也较高,一般情况下使用得不多。
由电阻与电容组成的RC滤波器示于图5-13中。
这种复式滤波器结构简单,能兼起降压、限流作用,滤波效能也较