LC电路类型和特性-电子发烧友网

介绍

LC电路又称无源滤波电路，常用作谐波补偿，不需要额外的电源。它一般由电容器、电感器和电阻器组成。这种滤波电路设计简单，但其通带放大倍数和截止频率随负载而变化，不适用于信号处理要求较高的场合。无源滤波电路通常用于电源电路，如直流电源整流或大电流负载。

一、 LC电路类型

常用的滤波电路有无源滤波器和有源滤波器。如果电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复合滤波（包括倒L型、LC型、LC-π型和RC-π型等）。滤波电路不仅由无源元件组成，还由有源元件（双极管、单极管、集成运算放大器）组成，称为有源滤波电路，其主要形式是有源RC（resistor-capacitor）电路。

LC电路具有结构简单、可靠性高、应用范围广等优点。其主要特点是电感电阻小，直流损耗小。而且LC电路对交流电的电感量大，滤波效果好。

LC电路按功能分为LC低通滤波器、LC带通滤波器、高通滤波器、LC全通滤波器、LC带阻滤波器。按调谐又分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和三调谐滤波器等。

LC滤波器设计过程主要考虑其谐振频率、电容耐压、电感耐电流。另外需要注意的是无源LC电路不易集成。

二、LC电路特性

LC电路一般由电感、电容、电阻适当组合而成，并与谐波源并联。它不仅用于过滤，还兼顾了补偿的作用。

图 1. LC 电路类型

以下是几种LC电路的特点：

1）L型滤波器的负载阻抗高，源阻抗低。

2）反L型滤波器负载阻抗低，源阻抗高。

3）T型滤波器负载阻抗低，源阻抗低。

4） Π滤波器的负载阻抗高，源阻抗高。

在实际使用中，一般都会遵循这些特点。实际上，阻抗很难估计，尤其是在高频段。由于寄生参数的存在，电路阻抗变化很大，电路阻抗也与电路的工作状态有关，实际中以调试为准。

三、LC电路工作特点

根据无功元件对交流和直流的阻抗不同，由电容C和电感L组成的LC电路的基本形式如图所示。由于电容C对直流开路，对交流阻抗小，负载两端并联C，而电感L对直流阻抗小，对交流阻抗大，故应接L与负载串联。

在电子电路中，电感线圈作用于交流电的有限电流。由电感公式XL=2πfL可知，电感L越大，频率f越高，感抗越大。我们已经知道，电容器具有“阻直流通交流”的能力，而电感器具有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的功能。”。如果伴随着许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路，大部分交流干扰信号会被电感阻止被吸收而转化为磁感应和热能，其余大部分将通过电容旁路到地，可以抑制干扰，所以在输出端得到一个比较纯净的直流电流。

PCB上电源的电感一般是用很粗的漆包线绕在涂有各种颜色的圆形磁芯上。此外，附近通常还有几个高大的滤波铝电解电容，是经典的LC滤波电路。此外，PCB还使用了大量的蛇形线和贴片钽电容组成LC电路。很少有人注意到，在设计LC电路时，蛇线在电路板上来回折叠，也可以看作是一个小电感。

总之，LC滤波电路的原理其实就是L、C元件基本特性的结合。因为电容xc=2nfc的容抗会随着信号频率的增加而减小，而电感xl=2f的电感会随着信号频率的增加而增加。如果电容和电感串联、并联或混合在一起，它们组合的阻抗也会随着信号频率的不同而有很大差异。这说明不同的滤波电路会对某一频率信号呈现出或大或小的电抗，从而使该频率信号通过或阻断。从而滤波电路起到选择某一频率信号和滤除某一频率信号的作用。