濾波器是一種電子設(shè)備或電路，可以根據(jù)特定的頻率響應(yīng)特性選擇性地通過或抑制信號的不同頻率分量。它的作用是對信號進行頻率選擇，去除不需要的頻率成分，保留感興趣的頻率范圍。濾波器的原理基于信號的頻率分布和濾波器的傳遞特性。濾波器可以根據(jù)其頻率響應(yīng)特點分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器等幾種類型。
濾波器原理及其作用
– 低通濾波器：通過選擇信號頻率低于截止頻率的部分，濾除高頻部分，只保留低頻部分。
– 高通濾波器：通過選擇信號頻率高于截止頻率的部分，濾除低頻部分，只保留高頻部分。
– 帶通濾波器：在某個頻率范圍內(nèi)允許信號通過，其他頻率范圍內(nèi)進行濾除。
– 帶阻濾波器：在某個頻率范圍內(nèi)進行濾除，其他頻率范圍內(nèi)允許信號通過。
濾波器可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如音頻處理、圖像處理、通信系統(tǒng)、無線電頻譜分析等。它們在電子設(shè)備和通信系統(tǒng)中常用于去除噪音、濾波干擾信號、提取特定頻率分量、改善信號質(zhì)量等功用。
總的來說，濾波器通過選擇性地處理不同頻率的信號，可以改變信號的頻率特性，濾除不需要的頻率成分，實現(xiàn)對信號的處理和控制。
一、電源濾波器組成
電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”，一種無源雙向網(wǎng)絡(luò)，它的一端是電源，另一端是負(fù)載。電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。
二、電源濾波器的作用
電源線濾波器的作用：是防止設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁干擾進入電源線，同時防止電源線上的干擾進入設(shè)備。電源線濾波器是一種低通濾波器，它允許直流或 50Hz的工作電流通過，而不允許頻率較高的電磁干擾電流通過。電源線濾波器是雙向的，它既能防止電網(wǎng)上的干擾進入設(shè)備對設(shè)備產(chǎn)生不良影響，使設(shè)備滿足傳導(dǎo)敏感度的要求 ; 又能防止設(shè)備內(nèi)的電磁干擾通過。電源線傳到電網(wǎng)上，使設(shè)備滿足傳導(dǎo)發(fā)射的要求 。能夠產(chǎn)生較強干擾的設(shè)備和對外界干擾敏感的設(shè)備都要使用電源線濾波器。 能夠產(chǎn)生強干擾的設(shè)備有：含有脈沖電路 ( 微處理器 ) 的設(shè)備、使用開關(guān)電源的設(shè)備、使用可控硅的設(shè)備、變頻調(diào)速設(shè)備、含有馬達的設(shè)備等。敏感電路如：使用微處理器的設(shè)備、小信號模擬電路等。
三、電源濾波器的結(jié)構(gòu)
電源濾波器一般都設(shè)計為只由電阻、電容及電感組成的被動濾波器，沒有像晶體管之類的主動元件。上圖是一個電源濾波器的例子，電源濾波器的上方接電源，電源端有一個共模電感，也就是電源的二條線依同一個方向繞在鐵心上，電源線上若有共模訊號，其在共模電感產(chǎn)生的磁場會相加，因此有較大的阻抗，而差模訊號在共模電感產(chǎn)生的磁場會互相抵消，因此可以流過共模電感。電源流過的電流主要是共模的，但上面噪聲也可能會以差模的形式出現(xiàn)，若要抑制差模噪聲，需要另外使用差模電感，或是各相有個別的電感器。
圖1 原理圖
在電源濾波器上會使用特別的安規(guī)解耦電容，分為X電容及Y電容二類：
X電容：抑制差模干擾（電源線之間的干擾）。
Y電容：抑制共模干擾（各組電源線對地之間的干擾）。
由于Y電容提高會使電器的漏電流增加，而電器的漏電流有其規(guī)定范圍，因此Y電容不能太大，一般都會比X電容要小。
X電容和Y電容屬于安規(guī)電容，即其失效后不會造成電擊，也不會影響人身安全。二者都有自我復(fù)原（self-healing）作用，會使局部短路的部份恢復(fù)原來的絕緣狀態(tài)。
四、電源濾波器適配原理
電源濾波器常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波（包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等）。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱作電子濾波器。直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)S來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。
脈動系數(shù)（S）=輸出電壓交流分量的基波最大值/輸出電壓的直流分量
電源濾波器的原理就是一種阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對電磁干擾的衰減就越有效。
具體工作原理如下：交流電經(jīng)過二極管整流之后，方向單一了，但是大小（電流強度）還是處在不斷地變化之中。這種脈動直流一般是不能直接用來給無線電裝供電的。要把脈動直流變成波形平滑的直流，還需要再做一番“填平取齊”的工作，這便是濾波。換句話說，濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的波動成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。
