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多級RC濾波器

發(fā)布時間:2013/7/18 19:35:09 訪問次數(shù):5164

    或許在某些時候,我們利用手頭的元件,己認(rèn)真設(shè)計(jì)好一個HT電源,CA3140E輸出的脈動電壓為2 Vpk_pk?墒,我們需要脈動電壓小于Im Vk-pk,輸出電壓則允許再低一些。這時,我們就需使用一個濾波器,令脈動電壓衰減的系數(shù)大于2 000。對于RC濾波器來說,它相當(dāng)于一個分壓器,其衰減率等于R/X。(假定能提供足夠大的衰減率)。假如我們現(xiàn)在這個HT電源,容許采用2kQ電阻串聯(lián)在電源線上,那么,Xc=2kQ/2 000=lQ,。由于脈動電壓的頻率是100Hz.
    這是一個體積非常大的電容,顯然帶來了甚為棘手的問題,務(wù)必要很好地予以解決。其中一種很有效的做法是,將這個RC濾波器化整為零,拆分為級聯(lián)起來的多級RC濾波器(sectioned RC fiters),各個濾波器只需使用小電阻和小電容,如圖5.23所示。
    圖5.23單個RC濾波器改為級聯(lián)式RC濾波器,總電阻和總電容保持不變

           
    設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是,要知道一英需拆分成多少級,才能獲得理想的效果。幸好,Scroggie(文獻(xiàn)中將這種拆分式的濾波器稱為“Cathode Ray”——譯注:意為“陰極射線”)已深入研究這一問題,并給出了便于使用的表格(見下表):

          
為更好地理解如何使用這個表格,現(xiàn)繼續(xù)我們前面所舉的例子:我們需要衰減系數(shù)大于2 000,因此,要找出衰減系數(shù)大于此值、并且最靠近上方的一行,這一行是第4行(n=4)。如果總電阻是2kQ,因此,每一級的電阻必定是2kQ/4=0.5kQ(即500Q)。為求得每一級電容的容量,我們再從頻率等于100Hz的這一列RC數(shù)據(jù)中,找到了該行所在的RC值為14.8,所以,所需容量為14.8/0.5=29.6yF。
    應(yīng)用時,我們可能將采用470Q與33yF的阻容組合。實(shí)際效果上,關(guān)鍵不僅在于這4只小電容要比容量在1 590LtF附近的單只大電容便宜得多(體積也小得多),而且獲得的衰減系數(shù)將為原來的4倍。
    假如我們已有一大袋的22pF電容,安裝位置上可裝4只,并且,必須要使用2.5kQ的電阻。在這樣的條件下,我們該如何用好這些電容,以獲得100Hz紋波的更佳衰減效果昵?4只電容并聯(lián)后,得到的總?cè)萘繛?8yF,因此,它們與2.5kQ電阻構(gòu)成單RC濾波器時,衰減系數(shù)是Rt./Xc=138。利用表格中的衰減系數(shù)這一列數(shù)據(jù),查得數(shù)值超過138(譯注:原文誤為110)的最上一行為第3行(n-3),我們明白,應(yīng)該可以采用拆分成3級的方案。這樣,每一級電阻的取值是2.5kQ/3=833Q,如果我們確實(shí)只用3級,那么,R/Xc的總比率將按3/4(譯注:由于電容只用了3只,比單級時少1只)的系數(shù)下降為104。但是,3級級聯(lián)起來后,得到的衰減系數(shù)卻為997,比單級RC濾波器時的138要高得多。于是,我們獲得了7倍于原來的效果,而且,還少用了1只電容。

    或許在某些時候,我們利用手頭的元件,己認(rèn)真設(shè)計(jì)好一個HT電源,CA3140E輸出的脈動電壓為2 Vpk_pk。可是,我們需要脈動電壓小于Im Vk-pk,輸出電壓則允許再低一些。這時,我們就需使用一個濾波器,令脈動電壓衰減的系數(shù)大于2 000。對于RC濾波器來說,它相當(dāng)于一個分壓器,其衰減率等于R/X。(假定能提供足夠大的衰減率)。假如我們現(xiàn)在這個HT電源,容許采用2kQ電阻串聯(lián)在電源線上,那么,Xc=2kQ/2 000=lQ,。由于脈動電壓的頻率是100Hz.
    這是一個體積非常大的電容,顯然帶來了甚為棘手的問題,務(wù)必要很好地予以解決。其中一種很有效的做法是,將這個RC濾波器化整為零,拆分為級聯(lián)起來的多級RC濾波器(sectioned RC fiters),各個濾波器只需使用小電阻和小電容,如圖5.23所示。
    圖5.23單個RC濾波器改為級聯(lián)式RC濾波器,總電阻和總電容保持不變

           
    設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是,要知道一英需拆分成多少級,才能獲得理想的效果。幸好,Scroggie(文獻(xiàn)中將這種拆分式的濾波器稱為“Cathode Ray”——譯注:意為“陰極射線”)已深入研究這一問題,并給出了便于使用的表格(見下表):

          
為更好地理解如何使用這個表格,現(xiàn)繼續(xù)我們前面所舉的例子:我們需要衰減系數(shù)大于2 000,因此,要找出衰減系數(shù)大于此值、并且最靠近上方的一行,這一行是第4行(n=4)。如果總電阻是2kQ,因此,每一級的電阻必定是2kQ/4=0.5kQ(即500Q)。為求得每一級電容的容量,我們再從頻率等于100Hz的這一列RC數(shù)據(jù)中,找到了該行所在的RC值為14.8,所以,所需容量為14.8/0.5=29.6yF。
    應(yīng)用時,我們可能將采用470Q與33yF的阻容組合。實(shí)際效果上,關(guān)鍵不僅在于這4只小電容要比容量在1 590LtF附近的單只大電容便宜得多(體積也小得多),而且獲得的衰減系數(shù)將為原來的4倍。
    假如我們已有一大袋的22pF電容,安裝位置上可裝4只,并且,必須要使用2.5kQ的電阻。在這樣的條件下,我們該如何用好這些電容,以獲得100Hz紋波的更佳衰減效果昵?4只電容并聯(lián)后,得到的總?cè)萘繛?8yF,因此,它們與2.5kQ電阻構(gòu)成單RC濾波器時,衰減系數(shù)是Rt./Xc=138。利用表格中的衰減系數(shù)這一列數(shù)據(jù),查得數(shù)值超過138(譯注:原文誤為110)的最上一行為第3行(n-3),我們明白,應(yīng)該可以采用拆分成3級的方案。這樣,每一級電阻的取值是2.5kQ/3=833Q,如果我們確實(shí)只用3級,那么,R/Xc的總比率將按3/4(譯注:由于電容只用了3只,比單級時少1只)的系數(shù)下降為104。但是,3級級聯(lián)起來后,得到的衰減系數(shù)卻為997,比單級RC濾波器時的138要高得多。于是,我們獲得了7倍于原來的效果,而且,還少用了1只電容。

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