数字电路基础知识系列（六）之LC滤波器的基础知识

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LC滤波器，是指将电感(L)与电容器 ©进行组合设计构成的滤波电路，可去除或通过特定频率的无源器件。电容器具有隔直流通交流，且交流频率越高越容易通过的特性。而电感则具有隔交流通直流，且交流频率越高越不易通过的特性。因此，电容器和电感是特性完全相反的被动元器件，通过将电容和电感组合，就可去除或通过特定频率的信号。

1 LC滤波器的种类

LC滤波器按所通过信号的频段分为以下三类

1.1 低通滤波器(LPF)

1.2 高通滤波器(HPF)

1.3 带通滤波器(BPF)

2 低通滤波器的种类

电容器和电感，虽然各自单独具有噪声去除效果，但是通过将2个零部件进行组合，就可获得更大的噪声去除效果。串联连接的电感以隔断高频噪声，用并联连接的电容器来使高频噪声旁通的方式发挥作用。但是，噪声去除效果也会随输入侧和输出侧各自的外部阻抗的高低而改变。譬如，即使试图用低阻抗的电容器来使噪声旁通，如果输出阻抗更低，则噪声会流向负荷侧。相反，即使试图以高阻抗的电感来隔断噪声，如果输出阻抗更高，则噪声会流向负荷侧。因此，外部阻抗高时，将电容器配置在附近；外部阻抗低时，将电感配置在附近。如上所述，考虑外部阻抗，低通滤波器可区分为以下4类。

2.1 L型滤波器(1)

应用场景：输入阻抗 ⇒ 高；输出阻抗 ⇒ 低 时

2.2 L型滤波器(2)

应用场景：输入阻抗 ⇒ 低；输出阻抗 ⇒ 高 时

2.3 π型滤波器

应用场景输入阻抗 ⇒ 高；输出阻抗 ⇒ 高 时

2.4T型滤波器

应用场景：输入阻抗 ⇒ 低；输出阻抗 ⇒ 低 时

相比L型滤波器，π型和T型滤波器的噪声去除效果更好，因而还要考虑这方面的因素来选定电路。

3 低通滤波器的零部件选择

4 仿真

在线仿真路径

需求：射频噪声中包括AM频带(1MHz左右)和FM频带(80MHz左右)，选定在这2个频带衰减量满足-60dB以上的零部件。
另外，前提条件是假定输入/输出阻抗为50Ω。
目标频率 ： 1MHz, 80MHz
目标衰减量 ：-60dB
输入/输出阻抗 ：150Ω

1 仿真条件
从L型、π型、T型中选择。
今本次选择π型，并将输入/输出阻抗设定为50Ω。

2 选择使用零部件
从已被登录的零部件中选择任意的电容器型号和电感型号。
本次在①100μF的电容器和10μH的电感、②10μF的电容器和1μH的电感这2个条件下进行了模拟。

3 仿真结果
模拟结果，满足目标值的为选定②的组合。实际上进行电路和零部件的各种组合的模拟，选定最佳的零部件。

本次模拟中得出的结果是，C值和L值小的组合，比C值和L值大的组合更满足目标值。这取决于在高频域电容器的ESL和电感的Cp有较大的影响。
在低频域(大致在0.1MHz以下)，ESL和Cp的影响小，衰减量大致上只由C值和L值来决定，因而C值和L值大的①的衰减量增大。但是，在像FM频带(80MHz)那样的高频域，ESL和Cp的值大的①的衰减量减小，因而衰减量发生了逆转。
(如果是相同规格的零部件，C值大的ESL也会增大，此外，L值大的Cp也会增大)
如上所述，在进行LC滤波器的设计时，如果不考虑电容器的ESL和电感的Cp选定零部件，就会得到与预测不同的结果，对此要予以注意。

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