多级LC滤波器级联问题
····首先参考森荣二《LC滤波器设计与制作》的第二章节最后例题,我们要对一个400hz,±0.5V的方波信号进行滤除3、5、7次谐波,得到400hz的正弦波。
····利用m推演型LC滤波器,分别设计3个低通滤波器,其陷波频率分别设置到1200hz、2000hz,2800hz,特性阻抗设置为50Ω。电路参数如下:
图1
AC分析三个电路结果如下图2所示,限波点位置是符合要求的(紫色有点看不清)。
图2
接下来是将这3级电路合并成一个电路,完成同时滤除3、5、7次谐波。那么按照一般理解,直接前后级联起来即可(每级二端口网络之间的阻抗匹配,整个级联电路的增益为各级的积),如下图3所示:
图3
对其进行AC分析,其中绿色为级联后幅频响应,另3个为分立:
图4
这是符合认知的,也是符合要求的。
但是,《LC滤波器设计与制作》中的参考设计采用的级联方式则是一种图4所示的(改变了电感位置L21 = L14 +L15串联):
图5
合并L2和L19后即有图5:
图6
该电路,《LC滤波器设计与制作》书中的ac响应曲线如下图6:
图7 书中的响应
但是实际在pspice下响应却是如图7,3次限波点消失:
图8 pspice下的ac分析
····由于缺乏对LC滤波网络拓扑结构的认知,存在如下疑问:
····无论是从一般认知还是pspice仿真结果来看,都不应该把电感位置进行改变,但是参考书就改变了,还得出了理想的响应曲线(图7),但与pspice不符(图8)。所以它为什么要变一下,意义在哪?我该相信仿真结果,还是相信参考书的?
····结论:目前倾向于认为,书中只对了单级电路设计部分(与仿真相符合),后面级联还是应该以仿真为准(即参考书有问题),但是书中换一下电感顺序的深意不得而知。20211202
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