电路(过滤图片)

在设计电路时，需要对关键信号进行滤波。几种常见的滤波器有LC、CL、π滤波器和T滤波器。这里，我们比较LC和CL滤波器电路。

在做比较之前，我们需要明确两个概念:1。插入损耗，2。源阻抗和负载阻抗的影响。

I .插入损耗定义如下

其中VL(带滤波器)是滤波后的电压，VL(不带滤波器)是滤波前的电压。实际上，滤波前后的功率比是以指数形式表示的。一般由于VL(带滤波器)比VL(不带滤波器)小，滤波电路的插入损耗为负，数值越小，滤波效果越好。如图1所示。

图一。插入损耗示意图

二。源阻抗和负载阻抗的影响

大多数情况下，它取决于源和负载的阻抗值、如何匹配滤波器以及以何种顺序获得更好的插入损耗。一般来说，电感应放在低阻抗侧，而电容应放在高阻抗侧。

三。CL和LC滤波电路模拟测试

我们通过研究二阶滤波器电路CL和LC来验证上述阻抗效用，

如图2(a)所示。网络分析仪在端口1提供50欧姆的源阻抗。网络分析仪端接于端口2，负载阻抗为50欧姆。图2(b)和(c)显示了在负载侧插入1kω阻抗的配置，模拟了源阻抗较小(50ω)而负载阻抗较大(1050ω)的情况。

图二。(a)无滤波器(b)低阻抗侧接电感、高阻抗侧接电容(c)高阻抗侧接电容和低阻抗侧接电容。

图3显示了两个滤波器电路的插入损耗曲线。

图3。LC和CL滤波器电路的插入损耗曲线

从图3可以看出，LC滤波器明显优于CL滤波器。LC滤波器在10 MHz时的插入损耗比CL滤波器高15 dB左右。这符合将电感置于低阻抗侧、电容置于高阻抗侧的一般规则。

四。CL和LC滤波器电路的实际测试

为了验证仿真结果，进行了如图4所示的测量设置。

图4。电磁兼容滤波电路的VNA测量装置

图5。测试演示板

因为有了四通道网络分析仪，我们可以同时评估两个不同滤波电路的情况。图6显示了两个滤波器电路的实际测量结果。

图6。LC和CL滤波器电路的实际插入损耗测量结果

显然，LC滤波电路的性能优于CL滤波电路，这与仿真结果是一致的。如表1和表2所示，在100 kHz–10 MHz的频率范围内，仿真和测量结果非常接近。

表1:1:CL滤波器电路的仿真和实测插入损耗比较

表2:2:LC滤波器电路的仿真和实测插入损耗比较

在10 MHz下，两个滤波器电路的仿真插入损耗之差为11 dB，与实测结果接近(实测结果之差为17dB)。

需要强调的是，我们发现实际测量结果和仿真结果会有差异，因为在现实中，与理想电路相比，滤波器件和PCB走线之间存在寄生效应。

最后，测量结果清楚地表明，在整个频率范围内，当源阻抗较小时，负载阻抗较大时，LC滤波电路比CL滤波电路具有更高的插入损耗和更好的滤波效果。

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