內容摘要：良好的電源濾波技術是電路系統穩定可靠工作的保證。文中介紹了電源濾波中常用的rc濾波器和lc濾波器，以及兩種濾波器的使用方式、設計方法和濾波器件選用方法。對實現完好的電路設計有益。
關鍵詞 電源濾波；rc濾波器；lc濾波器；截止頻率

    電源系統的干擾是電子系統的主要噪聲來源，也是影響系統正常工作的重要干擾源。因此，有效抑制電源系統的干擾成為提高電路抗干擾性能的重要環節。電源濾波電路種類較多，但經常使用的是文中介紹的兩種主要濾波器。

1 rc濾波器
    實際上直流電源存在內阻，交流信號流過內阻會在內阻上產生壓降，這個壓降是造成電路中有害干擾的根本原因。而采用rc濾波電路可有效抑制干擾。
    如圖1所示兩級放大電路，假設電路中沒有濾波電容c2，并假設某瞬間在vt1管基極上信號電壓ui在增大，設定為“+”。由于共發射極放大器的輸出信號和輸入信號相位相反，這樣vt1管集電極上的信號電壓相位為“-”，vt2管基電極信號電壓相位為“-”(耦合電容c3不移相位)，vt2集電極的信號電壓相位為“+”。由于直流電源v+不可避免地存在內阻r0，vt2管集電極信號電流流過r0時產生了信號壓降，即電路中的b點有信號電壓，且相位為“+”。電路中b點的這一信號經r4加到a點，a點信號電壓相位也為“+”，通過r1加載到vt1管基電極自激，產生振蕩，這便是多級放大電路中有害交鏈引起的電路自激。

   
    在電路中加入電容c2后，與r4構成濾波器，電路中a點的信號被c2旁路到地端，而不能通過電阻r1加到vt1管基極，這樣多級放大電路中不能產生正反饋，也就沒有級間的交鏈現象，達到了消除級間有害交鏈的目的。而且電容c4對直流工作電壓還有濾波作用。電阻r4的作用是進一步提高濾波效果，因為電路中b點的信號電壓被r4和c2構成的低通濾波器衰減，比不加入r4時a點的信號電壓還要小，所以濾波效果更好。r4除具有加強濾波的作用外，還為前級放大電路提供直流工作電壓，直流電流流過r4后在其上有壓降，這樣降低了前級電路的直流工作電壓，這對減小噪聲很有幫助。
    在多級放大電路中，至少每兩級共發射極電路要設一節濾波電路，因為每一級共發射極放大器對信號電壓反相一次，兩級放大電路反相兩次后信號電壓的相位又成為同相，這就容易產生級間正反饋而出現自激。所以，級數較多的放大器中要設有多節濾波電路。
    同樣在由運放構成的多級放大電路中，各級間通過電源內阻的耦合形成相互間的影響是產生自激振蕩的根本原因。因此，對于多級放大器，除了在電源進線端加裝去耦濾波電容之外，還應在各級放大器間加rc濾波器。如圖2所示為在一具有3級放大器中加接rc濾波器的情況。圖中電源進線端去耦由一個大容量的電解電容c2和一個小容量的高頻電容c1并聯組成。電解電容提供低頻去耦通道，小容量電容提供高頻去耦通道。后續rc電路進一步濾除紋波，這樣的去耦濾波電路使電路處于穩定的工作狀態，對于高增益放大器(增益>60 db)，增設這種級間去耦濾波電路十分有效，否則極易形成自激振蕩。

   
    對電源芯片的輸出，電容要盡可能靠近輸出管腳，以防止自激。筆者 初設計的電源就岡電容離輸出端的管腳遠而發生過自激。
    rc濾波器中電阻電容的選擇要根據電路有效工作頻率低于濾波器的截止頻率為首要選擇原則，截止頻率的計算如式(1)所示。電阻的大小還要考慮電源壓降，應不影響電路的直流工作點，封裝尺寸要考慮功率耗散。
   
    在電源去耦濾波電路中，大容量的電解電容旁邊要并聯一個小容量電容。因為電解電容是一種低頻電容，它主要工作在頻率較低的電路中，高頻特性不好，容量大的電解電容其高頻特性更差。大容量電解電容的等效電路是一個純電容c0和一個純電感l0的串聯。當頻率較高時c0的容抗減小，但l0的感抗增大，結果電容的阻抗增大，高頻特性變差。大容量電解電容尤其是鋁電容的電感成份較大，究其原因是鋁電容的兩極板由鋁箔構成，鋁箔是導體，為減小電解電容的體積而將鋁箔卷起來。由電感結構可知，將一個導體卷起來會出現電感。由于大容量電解電容器容量大，鋁箔更長，卷得更多，這樣等效電感更大，高頻特性更差。圖3所示是鋁電解電容的頻率特性。由圖可見，鋁電解在頻率高于25 khz以后，阻抗變大，頻率特性變差。但由于鋁電解電容容量大，價格便宜，因此應用廣泛。而且鋁電解電容在偶然擊穿后，由于電解質的作用，擊穿處將重新形成氧化膜而自動恢復其絕緣性，這就是所謂的“自愈”性。

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