怎么设计滤波电路

方波中含有丰富的谐波，相邻谐波，尤其是高次谐波，频率差距不大，一般的滤波器较难有效提取各次谐波。

方案一：

采用简单的RC带通滤波器加锁相环

将RC带通滤波器的通频带设计尽可能窄，中心频率设为需要提取的谐波频率，输出为以选择谐波为主，但是含有较大邻近谐波含量的畸变波形。

再通过锁相环电路可获得较纯正的正弦波。

方案二：

采用通频带很窄的RLC谐振电路作为选频网络，调节谐振频率，使其接近方波的谐波频率。

RLC谐振电路可采用串联谐振电路，谐振频率为1/2π√LC。

然后选择合适的整流二极管，如果采用桥式全波整流，每只二极管的反向击穿电压要大于输入交流电压的1.57倍，二极管的最大整流电流要大于等于最大负载电流。

最后设计滤波器，对于负载电流不大，输出电压随负载变化的稳定性要求不高的整流电源，可以采用电容器滤波或π型滤波，π型滤波因加有滤波电阻，设计变压器和整流器时应把电阻上的降压考虑在内。对于电流较大的负载，滤波电阻应换为电感。对于电压稳定性和纹波系数要求非常高的负载，应增加直流稳压电路。一般电流在几十几百毫安，电容容量为几百微法，电流在一安以上，电容容量为几千微法，电容器的耐压应大于交流输入电压的√2倍。采用电容输入式滤波开机瞬间冲击电流很大，整流二极管的最大整流电流也应留有充分余地，一般为原设计值的1.5倍左右。

2、根据输出功率，确定变压器的容量。根据输出直流电压选择次级输出电压。

3、选择合适的整流二极管（耐压值、额定电流）和电容耐压规格。

4、根据输出电流大小及电压波动范围，确定滤波电容的容量。考虑在电解电容上并联1个无感小电容（0.1U左右吧）。

5、为正常安全工作，最好加上熔断保护装置或者限流装置。

6、注意事项主要是二极管不要弄错方向，电解电容也有正负极之分，弄错了，电容就会爆炸了，如果是几千微法的大电容，爆炸威力相当一个大炮仗呢，会吓着你的。

差分和共模方式

差模信号通过一对信号线来传输。一个信号线上传输我们通常所理解的信号另一个信号线上则传输一个等值而方向相反(至少在理论上是这样)的信号。差分和单端模式最初出现时差异不大，因为所有的信号都存在回路。

单端模式的信号通常经由一个零电压的电路(或者称为地)来返回。差分信号中的每一个信号都要通过地电路来返回。由于每一个信号对实际上是等值而反向的，所以返回电路就简单地互相抵消了，因此在零电压或者是地电路上就不会出现差分信号返回的成分。

共模方式是指信号出现在一个(差分)信号线对的两个信号线上，或者是同时出现在单端信号线和地上。对这个概念的理解并不直观，因为很难想象如何产生这样的信号。这主要是因为通常我们并不生成共模信号的缘故。共模信号绝大多数都是根据假想情况在电路中产生或者由邻近的或外界的信号源耦合进来的噪声信号。共模信号几乎总是“有害的”，许多设计规则就是专为预防共模信号出现而设计的。

差分信号线的布线

通常(当然也有一些例外)差分信号也是高速信号，所以高速设计规则通常也都适用于差分信号的布线，特别是设计传输线1这样的信号线时更是如此。这就意味着我们必须非常谨慎地设计信号线的布线，以确保信号线的特征阻抗沿信号线各处连续并且保持一个常数。

在差分线对的布局布线过程中，我们希望差分线对中的两个PCB线完全一致。这就意味着，在实际应用中应该尽最大的努力来确保差分线对中的PCB线具有完全一样的阻抗并且布线的长度也完全一致。差分PCB线通常总是成对布线，而且它们之间的距离沿线对的方向在任意位置都保持为一个常数不变。通常情况下，差分线对的布局布线总是尽可能地靠近。

差分信号的优势

单端信号通常总是参照某种“参考”电平。这种“参考”电平可能是一个正值电压也可能是地电压、一个器件的阈值电压、或者是其它什么地方的另外一个信号。而另一方面差分信号则总是参照该差分线对中的另一方。也就是说，如果一个信号线(+信号)上的电压高于另一个信号线(-信号)上的电压，那么我们就可以得到一种逻辑状态而如果前者低于后者那么我们就可以得到另外的一种逻辑状态，参见图1。

差分信号具有如下几个优点：1. 时序得到精确的定义，这是由于控制信号线对的交叉点要比控制信号相对于一个参考电平的绝对电压值来得简单。这也是需要精确实现差分线对等长布线的一个理由。如果信号不能同时到达差分线对的另一端的话，那么源端所能够提供的任何时序的控制都会大打折扣。此外，如果差分线对远端的信号并非严格意义上的等值而反向，那么就会出现共模噪声，而这将导致信号时序和EMI方面的问题。2. 由于差分信号并不参照它们自身以外的任何信号，并且可以更加严格地控制信号交叉点的时序，所以差分电路同常规的单端信号电路相比通常可以工作在更高的速度。

由于差分电路的工作取决于两个信号线(它们的信号等值而反向)上信号之间的差值，同周围的噪声相比，得到的信号就是任何一个单端信号的两倍大小。所以，在其它所有情况都一样的条件下，差分信号总是具有更高的信噪比因而提供更高的性能。

滤波电路的设计

交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。

电容滤波

电容器是一个储存电能的仓库。在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越

大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。

图5-9是最简单的电容滤波电路，电容器与负载电阻并联，接在整流器后面，下面以图5-9（a）所示半波整施情况说明电容滤波的工作过程。在二极管导通期间，e2 向负载电阻Rfz 提供电流的同时，向电容器C充电，一直充到最大值。e2 达到最大值以后逐渐下降；而电容器两端电压不能突然变化，仍然保持较高电压。这时，D 受反向电压，不能导通，于是Uc便通过负载电阻Rfz 放电。由于C和Rfz 较大，放电速度很慢，在e2 下降期间里，电容器C上的电压降得不多。当e2 下一个周期来到并升高到大于Uc时，又再次对电容器充电。如此重复，电容器C两端（即负载电阻Rfz ：两端）便保持了一个较平稳的电压，在波形图上呈现出比较平滑的波形。图5-10（a）（b）中分别示出半波整流和全波整流时电容滤波前后的输出波形。

显然，电容量越大，滤波效果越好，输出波形越趋于平滑，输出电压也越高。但是，电容量达到一定值以后，再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用。通常应根据负载电用和输出电说的大小选择最佳电容量。表5-2 中所列滤波电容器容量和输出电流的关系，可供参考。电容器的耐压值一般取 的1．5倍。

表5-3中列出带有滤波器的整流电路中各电压的关系。 表一、

输出电流    2A左右    1A左右    0.5-1A左右    0.1-0.5A    100-50mA    50mA以下  

滤波电容    4000u    2000u    1000u    500u    200u-500u    200u  

采用电容滤波的整流电路，输出电压随时出电流变化较大，这对于变化负载（如乙类推挽电路）来说是很不利的。

二、电感滤波

利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点，可以用带铁芯的线圈做成滤波器。电磁滤波输出电压较低，相输出电压波动小，随负载变化也很小，适用于负载电流较大的场合。

三、复式滤波器。

把电容按在负载并联支路，把电感或电阻接在串联支路，可以组成复式滤波器，达到更佳的滤波效果口这种电路的形状很象字母π，所以又叫π型滤波器。

图5－12所示是由电磁与电容组成的LC滤波器，其滤波效能很高，几乎没有直流电压损失，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。但是，这种滤波器由于电感体积和重量大（高频时可减小），比较笨重，成本也较高，一般情况下使用得不多。

由电阻与电容组成的RC滤波器示于图5－13中。这种复式滤波器结构简单，能兼起降压、限流作用，滤波效能也较高，是最后用的一种滤波器。上述两种复式滤波器，由于接有电容，带负载能力都较差.