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LC濾波器簡單設(shè)計法
濾波器按照通帶特性分類有：低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）、帶阻濾波器（BRF）、全通濾波器（APF）。關(guān)于全通濾波器說明一下，從頻率的選擇上沒有什么特別的作用，因為它基本不具備選頻特性，那么這個濾波器有什么用呢？當(dāng)信號通過這個濾波器時，不會損失任何頻率成分，但是信號所包含的各頻成分的延時會隨頻率不同而不同，那么這個濾波器的作用就是改變信號延時，常用在對系統(tǒng)延時進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊希渤蔀橐葡嗥鳌?/p>
大家都知道理想的濾波器矩形窗是很難實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計時使用某個函數(shù)逼近窗函數(shù)來進(jìn)行設(shè)計，這樣的濾波器設(shè)計方法稱為函數(shù)型濾波器，根據(jù)函數(shù)對濾波器進(jìn)行分類：
巴特沃斯型濾波器，在通帶內(nèi)響應(yīng)最為平坦。
圖1巴特沃斯型濾波器
切比雪夫型濾波器（等波紋濾波器），截止頻率特別好，群延時特性不太好，通帶內(nèi)有等波紋起伏。
圖2切比雪夫型濾波器
逆切比雪夫型濾波器（巴特沃斯-切比雪夫濾波器），阻帶內(nèi)有零點(diǎn)（陷波點(diǎn)），橢圓濾波器有更好的截止特性，因此并不經(jīng)常使用。
橢圓濾波器（聯(lián)立切比雪夫濾波器），通帶內(nèi)有起伏，阻帶內(nèi)有零點(diǎn)（陷波點(diǎn)），截止頻率比其他濾波器都好，但是對器件要求很高。
貝塞爾型濾波器（延時最平伏濾波器），通帶內(nèi)延時特性最為平坦，截止特性特別差。
圖5貝塞爾濾波器
一般沒有特別要求可以選擇巴特沃斯濾波器，衰減特性和相位特性都比較好。對衰減特性有要求的情況，可以選擇切比雪夫濾波器，但是其相位特性不是很好，對非正弦信號會產(chǎn)生失真。對相位特性由要求的情侶，可以選擇貝塞爾濾波器，輸出信號一般不會失真。一般濾波器通帶內(nèi)有起伏，則衰減特性會比較好。
低通濾波器設(shè)計（LPF）
以上基于函數(shù)的濾波器設(shè)計都是現(xiàn)代模擬濾波器設(shè)計的典型方法，比較古典的基于映像參數(shù)的設(shè)計方法，在設(shè)計方法上比較簡單，但是相較則截止頻率不準(zhǔn)確、性能較差。
定K型濾波器，以變量f作為截止頻率，計算時只需要將f換成實(shí)際截止頻率即可。
圖62~10階定K型LPF濾波器衰減特性
依據(jù)歸一化LPF設(shè)計定K型濾波器
計算步驟：歸一化低通濾波器——》截止頻率變換——》特征阻抗變換
M=（待設(shè)計濾波器的截止頻率）/（基準(zhǔn)濾波器的截止頻率）
K=（待設(shè)計濾波器的特征阻抗）/（基準(zhǔn)濾波器的特征阻抗）
電感值計算：L‘=（L*K）/M
電容值計算：C’=C/（K*M）
例如：2階定K型歸一化LPF電路，截止頻率為1/（2*pi）（pi代表數(shù)學(xué)圓周率），特征阻抗為1歐姆。
圖7歸一化2階定K型LPF
設(shè)計截止頻率為1KHz，特征阻抗為50歐姆的LPF定K型濾波器。
由此可以得到所設(shè)計的濾波器：
圖8截止頻率為1KHz，特征阻抗為50歐姆的定K型LPF
使用multisim對設(shè)計的濾波器進(jìn)行仿真：
圖9仿真電路
可以得到仿真幅頻特性曲線：
圖10仿真幅頻特性曲線結(jié)果
圖11仿真相頻特性曲線結(jié)果
用軟件仿真結(jié)果還是可以的，對于實(shí)際電路就需要進(jìn)行實(shí)際的測試了。
以上過程給大家一個計算方法，對于其他濾波器都可以使用相同的方法，一下提供給大家一些歸一化的電路參數(shù)，大家在進(jìn)行計算后先使用仿真軟件進(jìn)行一下仿真，結(jié)果有所偏差可以適當(dāng)更換元件值，最后再實(shí)際電路上使用還需要進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。
圖12定K型LPF歸一化電路參數(shù)（截止頻率都為1/（2*pi），特征阻抗都為1歐姆）
圖13巴特沃斯LPF濾波器歸一化電路參數(shù)（截止頻率都為1/（2*pi），特征阻抗都為1歐姆）
圖14切比雪夫LPF歸一化電路參數(shù)（截止頻率都為1/（2*pi），特征阻抗都為1歐姆）
由于切比雪夫濾波器在通帶內(nèi)有起伏，因此多了一個起伏參數(shù)，在進(jìn)行參數(shù)選擇的時候需要注意與起伏量對應(yīng)。
圖15貝塞爾LPF歸一化電路參數(shù)（截止頻率都為1/（2*pi），特征阻抗都為1歐姆）
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