测定阻抗匹配的重要性…l段π形滤波器

liyf

                    　　只有信号频率通过的滤波器，在以数字技术为主体的今天，是电子电路的天下，这里，在从音频到视频带的比较低的频率内，使用的OP放大器以有源滤波器为主流。

　　由于有源滤波器不必需阻抗匹配，所以多数段数具有很容易级联连接的特征。

　　一方面，作为数MHz以上频率使用的高频用滤波器，从古至今都使用LC方式的无源滤波器，但是，LC滤波器在设计时必需预先决定特性阻抗ZO，当驱动侧的阻抗RS、终端（负载）电阻RL，不适合或者变化时，会对滤波器特性有影响．因此，可以说一般LC滤波器的设计都很难。

　　在各种LC滤波器中，测定预先假定的负载电阻RL及负载断开／短路时的LC滤波器的输人阻抗ZIN，研究滤波器的通频带内的波形和频带外的特性如何变化，加深对滤波器的理解。
? 图1表示基本的LC滤波器的模型。从其外形上看，称之为π形低通滤波器。这个电路是使用了由线圈L和电容C组成的3个电抗元件的电路，衰减倾斜度为3×6dB／oct，即18 dB／oct。使用起来多以除去高频噪声等为目的。





? 图1 1段π形低通摅波器的构成

　　计算电路常数时，首先决定特性阻抗Z。和截断频率fc，然后算出L和C的值。在图1中，从



可知，当ZO＝50Ω、fc＝5MHz时，L＝3.183μH、c＝636pF。在这个实验里，取L＝3.3μH、C＝620PF。
　　照片1是1段π形低通滤波器的衰减特性。截断频率fc比设计值5MHz低，这是因为L＝3.3μH的缘故。照片上侧的曲线是RL＝1MΩ时的特性，产生的通频带约6dB，截断频率fc附近产生约3dB的峰值。





　　照片1 1段π形低通滤波器的减衰特性（fc＝5MHz，Zo＝50Ω，RL＝50Ω及lMΩ，f＝lOOkHz～l00MHz，lOdB／div.）
　　如果在这样的频率特性上，在具有峰值的滤波器上给予脉冲，则输出会产生过冲或振荡，因此要懂得阻抗匹配的重要性。
　　照片2是当滤波器的输出特性阻抗为zo＝RL＝50Ω终端时，对应输出断开（RL＝∞）和输出短路（RL＝0）时，各个输人阻抗ZIN随频率特性如何变化的曲线图。
　　当ZO＝RL＝50Ω时的输人阻抗，通频带为51.6Ω，截断频率fc附近产生若干个峰值，在fc以上时又变成同一曲线。





　　照片2 1段π形滤波器....随首负载阻抗RL的变化而引起的输入阻抗的变化（RL＝0及∞Ω,f＝100k－l00MHz）

　　当RL＝∞时，与频率成反比，输人阻抗ZIN下降．可以看到在f≈3 5MHz产生串联共振现象：f≈5MHz附近产生并联共振现象：fc
以上频率时成反比．在f≈50MHz处产生串联共振现象，但这是由电容的自己共振所引起的。
　　当RL＝0Ω时,输人阻抗ZIN与频率成比例上升，在f≈3.5MHz产生并联共振现象，fc以上频率时变为同样的特性．
　　这样，根据负载的阻抗匹配状态，需注意输人阻抗变化最坏约在2Ω～2KΩ之闷，变化了1000倍，由此可知，特别是输出断开时，驱动侧的功率输出设备很容易破损。