电路分析|阻抗思维分析滤波电路-KIA MOS管
阻抗思维分析滤波电路
上一篇讲到阻抗概念，阻抗思维分析开关电路。今天我们来分析一下滤波电路。
任何电路在经过“等效处理”之后，都会被简化成“电源+阻容感”的模型，然后开始研究这个等效电路的阻抗特性。研究清楚阻抗特性，用串联和并联定理结合欧姆定律，我们就知道电路在给什么样的激励，会得到什么样的输出。
阻抗是电阻和电抗的统称，电阻和电抗最大的差异在于电阻限流（欧姆定律）的同时会消耗电能。而电抗只限流，不消耗电能（不做功）。电阻在直流电和交流电下都有限流作用，而电抗只在交流电环境中有限流作用。
阻抗思维分析滤波电路
实际工程应用中，一个电源输出中往往包含不同频率的交流成分，有我们想要的，也有我们不想要的。而电感和电容的阻抗会随着频率变化。正是因为这个特点，电感和电容成了滤波电路中当仁不让的主角。
还是如下电路，假设该电源包含的频谱分量为0-1GHz。
假如我们要为负载R2滤除掉高频的交流分量，我们会发现串联电感或者并联电容的方式都可以满足要求。
如下图，若在电源和负载上串联1颗16uH的电感，100MHz交流分量会衰减多少？根据电感的阻抗公式：ZL=2πfL=2*3.14*100MHz*16uH，可以求得ZL=10K。
根据串联分压公式，R3两端电压/输入=R3/（R3+ZL）=1K/11K=0.0909。所以电源幅值为5V时，R3两端幅值仅为5V*0.0909=0.45V。
100MHz时，用示波器分别量测滤波前和滤波后的波形对比如下，可见100MHz波形效果，实际量测为0.449V，和分析结果一致。
阻抗思维分析低通滤波器
通过在电源和负载中间串联电感，在负载前端并联电容，就组成了低通滤波器电路。如下，假如C1=1uF，L1=22uH，求该滤波电路对100MHZ交流分量的衰减程度是多少？
此时，该电路是电容(C1)的阻抗Zc和R3并联后，再和电感（L1）阻抗ZL进行分压。可以列出阻抗方程（就是简单的串联分压公式）。
衰减幅度=Vout/Vin=（Zc//R3）/(ZL+（Zc//R3）),
其中Zc=1/2πfC，ZL=2πfL。已知R3=1KΩ，可得
Zc=0.0015Ω，Zc//R=0.00149Ω。
ZL=13816Ω，可求得衰减幅度=0.00149/（13816.00149）=0.000000178。
可见100MHz的交流分量几乎无法通过22uH，1uF的低通滤波电路。同时我们也看到，负载R3也会影响滤波器滤波效果。所以我们有时候会发现同样的滤波器电路，在这个电路上效果好，别的电路上效果差。
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