一、直流电压滤波电路,如何选择或计算滤波电容的参数

电源板输出的直流虽然经过了虑波，但当在负载工作时还是会产生一定的纹波，存在这样的纹波时在正式介入各端负载时，会对电子元件产生一定的影响，尤其是一些高精度的电子元件，对电流、电压的要求尽乎苛刻。而要使其能够正常的工作，那我们就得为其提供近互恒定的电压、电流。后置的电感、电容器就是这个作用，这种滤波方式属于多级复合滤波，后得到的电流也相对精准。电感器不但能阻交通直，还能像电容那样暂存能量，使得输出平滑。

对于滤波电容量的选择，都是考经验选择的，没有定值的规范性，也的确是根据负载电流大小来选配容量的。因为电容量一定时，负载电流越大放电时间越短，而正弦纹波的峰值、谷值在交替变化时又需要一定的时间，这样只要电容放电时间只要不短于交替时间，那么输出的电流曲线就是平滑的。而电容放电时间又是由负载电流大小所决定。所以对于滤波电容的容量选择是根据负载电流选择。而电容放电时间短对纹波有影响，放电时间长却对纹波无影响，故而容量益大不益小，不固定值。

按照职专二期教材上的经验表，可供参考的电流、容量配比为：负载2A/4000uF；

1A/2000uF；

0.5~1A/1000uF；

0.1~0.5A/500uF；

0.05~0.14/200~500uF；

0.05A以下配200uF

二、滤波器的工作原理和作用是什么

1.基本原则

滤波器由电感和电容组成的低通滤波电路构成，允许有用信号的电流通过，衰减较高频率的干扰信号。因为有两种干扰信号:差模和共模，所以滤波器应该衰减这两种干扰。有三个基本原则:

(1)利用电容器高频低频隔离的特性，将火线和零线的高频干扰电流引入地线(共模)，或将火线的高频干扰电流引入零线(差模)；

(2)利用电感的阻抗特性将高频干扰电流反射回干扰源；

(3)利用干扰抑制铁氧体可以吸收某一频段的干扰信号并转化为热量的特性，可以根据干扰信号的频段，将合适的干扰抑制铁氧体磁环和磁珠直接套在待滤波的电缆上。

过滤器形状

2.过滤的概念

滤波器是信号处理中的一个重要概念。滤波电路的作用是尽可能减小脉动DC电压的交流分量，保持其DC分量，降低输出电压的纹波系数，使波形更加平滑。

滤波前后的波形

一般来说，过滤可以分为古典过滤和现代过滤。

经典滤波是基于傅立叶分析和变换的工程概念。根据高等数学的理论，任何满足一定条件的信号都可以看作是无限个正弦波的叠加。

换句话说，工程信号是不同频率的正弦波的线性叠加，组成信号的不同频率的正弦波称为信号的频率分量或谐波分量。只允许某一频率范围内的信号分量正常通过，而阻止其他频率分量通过的电路称为经典滤波器或滤波电路。

滤波时域和频域图

在经典滤波和现代滤波中，滤波器模型其实是一样的(硬件滤波器并没有太大的进步)，但是现代滤波也加入了很多数字滤波的概念。

3.主要参数

带宽:指需要通过的频谱宽度，BW=(f2-f1)。F1和f2基于中心频率f0处的插入损耗。

通带波纹:通带中插入损耗随频率的变化。1dB带宽内的带内波动为1dB。

纹波:指在1dB或3dB带宽(截止频率)范围内，以损耗平均曲线为基础，插入损耗随频率波动的峰值。

延迟(Td):指信号通过滤波器所需的时间，在数值上是传输相位函数对角频率的导数，即Td=df/dv。

带内相位线性度:该指标表示滤波器在通带中引入传输信号的相位失真幅度。根据线性相位响应函数设计的滤波器具有良好的相位线性度。

插入损耗:由于滤波器的引入导致电路中原始信号的衰减，表现为中心或截止频率处的损耗。如果需要全频带插入损耗，就要强调。

回波损耗:端口信号输入功率与入射功率之比的分贝数(dB)，也等于20Log10ρ，其中ρ为电压反射系数。当输入功率被端口完全吸收时，回波损耗为无穷大。

中心频率:滤波器通带的频率f0一般取为f0=(f1+f2)/2，f1和f2为带通或带阻滤波器左右相对减少1dB或3dB的边缘频率点。窄带滤波器通常以插入损耗小点为中心频率来计算通带带宽。

截止频率:指低通滤波器通带的右频点，高通滤波器通带的左频点。一般用相对损耗点1dB或3dB来定义。相对损耗的参考标准是:低通基于DC处的插入损耗，高通基于无寄生阻带的高通带频率处的插入损耗。

带内驻波比(VSWR):衡量滤波器通带内信号与传输是否匹配良好的重要指标。理想VSWR=1:1，不匹配时VSWR>1。对于一个实际的滤波器，VSWR1)，KxdB=BWxdB/BW3dB，(x可以是40dB，30dB，20dB等。)都满足了。滤波器的阶数越多，矩形越高——也就是说，k越接近理想值1，就越难制作。

4.作用

(1)分离有用信号和噪声，提高信号的抗干扰性和信噪比；

(2)滤除不感兴趣的频率成分，提高分析精度；

(3)从复杂的频率分量中分离出单个频率分量。

过滤器形状

图5过滤器形状

使用

滤波器用于改善电源质量，提高电路的线性度，减少各种杂波、非线性失真干扰和谐波干扰。对于武器系统，使用过滤器的地方有:

(1)除了安装在主配电系统和配电系统上的电力滤波器外，还应在进入设备的电源上安装滤波器。好使用线对线滤波器，而不是线对地滤波器。

(2)对脉冲干扰和瞬态干扰敏感的设备，当采用隔离变压器供电时，应在负端装设滤波器。

(3)向含有电*炸装置的武器系统供电时，应加装滤波器。必要时，电*炸装置的引线还应装有滤波器。

(4)在每个子系统或设备之间的接口处，应有一个滤波器来抑制干扰，保证兼容性。

(5)对于设备和子系统的控制信号，应在输入和输出端增加滤波器或旁路电容。

本文概述了该过滤器的原理、过滤概念、参数、功能及注意事项。过滤器有很多种，每种过滤器都有不同的性能特征。因此，在选择滤网时，通常需要综合考虑客户的实际使用环境及其性能要求，才能做出正确、有效、可靠的选择。

三、滤波器的主要参数

滤波器的主要参数（Definitions）：

中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。窄带滤波器常以插损小点为中心频率计算通带带宽。

截止频率（Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。

通带带宽（BWxdB）：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。通常用X=3、1、0.5即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB表征滤波器通带带宽参数。分数带宽（fractional bandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。

插入损耗（Insertion Loss）：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征，如要求全带内插损需强调。

纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。

带内波动（Pas**and Riplpe）：通带内插入损耗随频率的变化量。1dB带宽内的带内波动是1dB。

带内驻波比（VSWR）：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR>1。对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR<1.5：1的带宽一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例与滤波器阶数和插损相关。

回波损耗（Return Loss）：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝（dB）数，也等于|20Log10ρ|，ρ为电压反射系数。输入功率被端口全部吸收时回波损耗为无穷大。

阻带抑制度：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标。该指标越高说明对带外干扰信号抑制的越好。通常有两种提法：一种为要求对某一给定带外频率fs抑制多少dB，计算方法为fs处衰减量As-IL；另一种为提出表征滤波器幅频响应与理想矩形接近程度的指标——矩形系数（KxdB>1），KxdB=BWxdB/BW3dB，（X可为40dB、30dB、20dB等）。滤波器阶数越多矩形度越高——即K越接近理想值1，制作难度当然也就越大。

延迟（Td）：指信号通过滤波器所需要的时间，数值上为传输相位函数对角频率的导数，即Td=df/dv。

带内相位线性度：该指标表征滤波器对通带内传输信号引入的相位失真大小。按线性相位响应函数设计的滤波器具有良好的相位线性度。