LC滤波器简单设计法 - 一文读懂LC滤波器简单设计方法及原理介绍

　　高通滤波器设计（HPF）

　　高通滤波器设计是以低通滤波器为基础进行的，从归一化LPF求取归一化HPF，此后则是按照上述步骤求解即可。从归一化LPF到归一化HPF的计算方法为：1、将电路中电容换成电感，电感换成电容；2、将原来的元件值取倒数，注意单位。以上两步即可得到归一化的HPF电路，如图16所示。

　　图16由归一化LPF转换为归一化HPF过程

　　之后的计算同上面进行LPF计算一样，求取M和K，然后计算L和C的值。

　　带通滤波器设计（BPF）

　　带通滤波器的设计也是通过低通滤波器设计过来的，具体设计步奏叫高通滤波器稍微多一点。

　　计算方法：

　　1、根据BPF的带宽和特征阻抗得到LPF的截止频率和特征阻抗，LPF的截止频率等于BPF的带宽

　　2、由之前讲到的LPF的设计方法，计算出满足条件的LPF滤波器电路

　　3、进行元件变换，需要使用到带通滤波器的中心频率，变换方法如下图所示：

　　图17电容元件的电路变换

　　元件值计算方法：

　　图18电感元件的电路变换

　　元件值计算方法：

　　图19串并联电路的变换

　　略微复杂的电路，如图19所示，实际变换原理是一样的，都是将电容变换成电容与电感的并联，电感元件变成电感与电容的串联。

　　以上变换过程就是BPF设计的特别地方，方法也是比较简单的。

　　LC滤波器的原理图

　　LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。

　　LC滤波器按照功能分为LC低通滤波器、LC带通滤波器、高通滤波器、LC全通滤波器、LC带阻滤波器；

　　按调谐又分为单调谐滤波器、双调谐滤波器及三调谐滤波器等几种。

　　LC滤波器设计流程主要考虑其谐振频率及电容器耐压，电抗器耐流。

　　在电子线路中，电感线圈对交流有限流作用，由电感的感抗公式XL=2πfL可知，电感L越大，频率f越高，感抗就越大。因此电感线圈有通低频，阻高频的作用，这就是电感的滤波原理

　　LC滤波电路一

　　电感在电路最常见的作用就是与电容一起，组成LC滤波电路。我们已经知道，电容具有“阻直流，通交流”的本领，而电感则有“通直流，阻交流，通低频，阻高频”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路（如图），那么，交流干扰信号大部分将被电感阻止吸收变成磁感和热能，剩下的大部分被电容旁路到地，这就可以抑制干扰信号的作用，在输出端就获得比较纯净的直流电流。

　　在线路板电源部分的电感一般是由线径非常粗的漆包线环绕在涂有各种颜色的圆形磁芯上。而且附近一般有几个高大的滤波铝电解电容，这二者组成的就是上述的LC滤波电路。另外，线路板还大量采用“蛇行线＋贴片钽电容”来组成LC电路，因为蛇行线在电路板上来回折行，也可以看作一个小电感。

　　滤波电路的原理实际是L、c元件基本特性的组合利用。因为电容器的容抗xc=2nfc又1会随信号频率升高而变小，而电感器的感抗xl=2f会随信号频率升高而增大，如果把电容、电感进行串联、并联或混联应用，它们组合的阻抗也会随信号频率不同而发生很人变化口这表明，不同滤波电路会对某种频率信号呈现很小或很大的电抗，以致能让该频率信号顺利通过或阻碍它通过，从而起到选取某种频率信号和滤除某种频率信号的作用。

　　LC滤波电路二

　　通过电容滤被或电感滤波的分析，直流输出或多或少仍有波动。在要求较高的场合，为了得到更加平滑的直流，可以采用复式滤波器。

　　（1）LC滤波器我们知道t电容滤波器适用负载较大的情况，而电感滤波器适用负载较小的情况，如果把这两种电路组合起来，就构成了如图a所示的滤波器，它对于一般负载都可以适用。在LC滤波器中．脉动电压将经过双重滤波作用，使交流分量大部分被电感L阻止，即使有小部分通过了L，还要经过电容C的滤波作用使交流旁路，因此，在负载上的交流分量很小，从而达到了滤除交流的目的。

　　（2）LC-丌型滤波电路如图b所示。IJC-丌型滤渡器是由C型滤波器和LC滤波器组合而成，滤波过程t交流电整流后先经C型滤波器滤波，然后再经LC滤波器滤波．所以丌型滤波器性能比LC和C型滤波器都要优越，在Rr.上获得的电压将更平滑。

　　由于LC-7C型滤渡器前面接有电容，所以这种滤波器的外特性和电容滤波器相似。