RC滤波电路的原理？这是怎么回事？

小太阳yy

RC滤波电路的原理？这是怎么回事？ [复制链接]

 

 

  以上电路将 PWM电压 通过RC滤波转换成了 直流电压，大概原理是电容会充放电，当PWM电源低电平时，电容放电，那这个R是干嘛用的呢？还有就是转换出来的电压是怎么算出来的？

为什么VOUT就是VCC*DUTY呢？PWM的频率跟RC滤波的截止频率又是什么关系？我知道电容的截止有截止频率，RC的截止频率又是怎么回事？对于刚入手设计不久的人来说，这些想很久都想不懂、、

maychang

『对于刚入手设计不久的人来说，这些想很久都想不懂』

没什么可想。

RC滤波的截止频率，见一阶电路。该频率上电容的容抗恰与电阻阻值相等，故电容两端电压和电阻两端电压相等(可不是一半！)。比此频率低的信号，电容容抗比电阻阻值大，信号在电容上分压比电阻分压大。比此频率高的信号，电容容抗比电阻阻值小，信号在电容上分压比电阻分压小。故图中RC是个低通滤波器(一阶)。

maychang

『还有就是转换出来的电压是怎么算出来的？』

前面说过，RC构成一阶低通滤波。Vout端直流电压为PWM电压的平均值，也就是VCC*DUTY。DUTY是占空比。

maychang

『我知道电容的截止有截止频率』

哪本书上说的？谁说的？

maychang

『PWM的频率跟RC滤波的截止频率又是什么关系？』

PWM是矩形波。除直流和基波分量外，还含有大量高次谐波(二次、三次……)。现在你要取出直流分量而去掉基波分量和各高次谐波分量，显然基波频率应该远高于RC截止频率。否则基波分量就会出现在Vout端。事实上，往往使用多个一阶低通级联，以将交流成份(基波分量和各高次谐波分量)尽量滤除得彻底一些。

maychang

{那这个R是干嘛用的呢？}

如果没有R(短路)，那Vout端波形将总是和PWM端完全相同(没有滤波作用)。

小太阳yy

maychang 发表于 2022-4-11 18:01 『还有就是转换出来的电压是怎么算出来的？』 前面说过，RC构成一阶低通滤波。Vout端直流电压为PWM电压 ...

我的意思是为什么是这么计算的呢，通过电阻R电荷不会有损耗吗？

小太阳yy

maychang 发表于 2022-4-11 18:07 『PWM的频率跟RC滤波的截止频率又是什么关系？』 PWM是矩形波。除直流和基波分量外，还含有大量高次谐波 ...

这个有点听不懂，老师，能否从原理上，电容的充放电原理上讲解一下

maychang

小太阳yy 发表于 2022-4-11 18:38 我的意思是为什么是这么计算的呢，通过电阻R电荷不会有损耗吗？

『我的意思是为什么是这么计算的呢』

你去看看电容的容抗以及电感的感抗如何计算，再看看一阶电路。例如：《电路 第五版》邱关源，第六章和第七章。

maychang

小太阳yy 发表于 2022-4-11 18:42 这个有点听不懂，老师，能否从原理上，电容的充放电原理上讲解一下

『这个有点听不懂，老师，能否从原理上，电容的充放电原理上讲解一下』

电容充电放电，那是定性判断。计算，哪怕是近似计算，是定量分析。

矩形波含大量高次谐波，这要用到傅立叶展开，没办法 “从充电放电” 上讲解。

maychang

小太阳yy 发表于 2022-4-11 18:42 这个有点听不懂，老师，能否从原理上，电容的充放电原理上讲解一下

PWM信号是非正弦周期信号。非正弦周期函数分解为傅立叶级数，见《电路 第五版》邱关源，第十三章。

chunyang

小太阳yy 发表于 2022-4-11 18:38 我的意思是为什么是这么计算的呢，通过电阻R电荷不会有损耗吗？

正是电阻有损耗才能构成低通，即频率越高的信号，因电容容抗越小，从而在电阻上的损耗越大，由此实现的“低通”。理解原理和具体计算不妨就用欧姆定律，两个电阻的分压总该会计算吧？只是电容的容抗（某一频率下等效为一只电阻）是频率的函数，在欧姆定律分压电阻计算公式上，用容抗公式代替接地的那只电阻即可。

chunyang

小太阳yy 发表于 2022-4-11 18:42 这个有点听不懂，老师，能否从原理上，电容的充放电原理上讲解一下

思维方向上不对，这里的关键概念是“容抗”，即在某一频率下电容可以等效为一只电阻。理解了容抗，然后用欧姆定律即可理解RC低通电路的工作原理，进而可以利用容抗公式结合欧姆定律自己推出RC低通的计算公式。

maychang

小太阳yy 发表于 2022-4-11 18:38 我的意思是为什么是这么计算的呢，通过电阻R电荷不会有损耗吗？

chunyang说得很对，你理解RC低通不妨就用欧姆定律，把RC看成两个电阻分压(事实上就是电阻和电容元件分压)，但电阻阻值不会随频率变化，电容的容抗却是随频率变化的。所以，两个电阻分压，输出输入电压之比不随频率变化。电阻电容分压，输出输入电压之比却随频率变化，是频率的函数。

Fred_1977

这是一个简单的一阶滤波电路，不是做直流转换用的.

redsip

可以理解为这个R会限制电容的充放电电流，从而调节电容充放电时间。当R足够大时，电容未完全放电就开启了下一次充电，体现在Vout端就是会出现直流分量。

se7ens

Vout有接负载吗？

R可以限制电容的充放电电流

mingplus

 

zhangdaoyu

小问题大学问，这些都是基础，学过但不一定会用，学以致用才那么难能可贵，我来学习了

PowerAnts

maychang 发表于 2022-4-11 19:13 小太阳yy 发表于 2022-4-11 18:38 我的意思是为什么是这么计算的呢，通过电阻R电荷不会有损耗吗？ c ...

设RL无限大，PWM电平3.3V，占空比0.5，频率10KHZ，R=1K, C=1uF, 可否用 “容抗” 和 “欧姆定律” 计算C上的纹波电平?