LC 无源滤波器设计
无源 LC 梯形滤波器设计:巴特沃斯或切比雪夫(0.1 / 0.5 / 1 dB 纹波)低通、高通,2–7 阶,T 型或 π 型,按特性阻抗 Z0 给出全部 L、C 值与 E12 标准值,并画出幅频响应。
电路原理图
输入参数
计算结果
点按结果可复制数值;支持输入 4.7k、100n、2u2 等工程写法
计算公式
巴特沃斯:gk = 2 sin[(2k−1)π / 2n],gn+1 = 1
切比雪夫(纹波 Lr dB):β = ln[coth(Lr/17.37)],γ = sinh(β/2n)
ak = sin[(2k−1)π/2n],bk = γ² + sin²(kπ/n)
g1 = 2a1/γ,gk = 4ak−1ak / (bk−1gk−1);gn+1 = 1(n 奇)或 coth²(β/4)(n 偶)
低通:L = g·Z0/ωc,C = g/(ωcZ0)
高通:串联 C = 1/(ωcgZ0),并联 L = Z0/(ωcg)
巴特沃斯衰减 A = 10 lg[1 + (f/fc)2n];切比雪夫 A = 10 lg[1 + ε²Tn²(f/fc)],ε² = 10Lr/10 − 1
原理与说明
无源 LC 梯形滤波器由串联、并联元件交替组成,两端接相同阻抗(如 50 Ω)时损耗最小,广泛用于射频前端、DDS/DAC 输出重建、开关电源 EMI 滤波和音频分频。设计方法是"归一化原型 + 频率与阻抗变换":先查(或算)低通原型的 g 值,再按 Z0 和 fc 缩放;高通由低通原型做 L↔C 变换得到。
巴特沃斯与切比雪夫
- 巴特沃斯:通带最平坦,fc 即 −3 dB 点。
- 切比雪夫:允许通带内等波纹起伏,换来更陡的过渡带。同阶数下 1 dB 纹波比巴特沃斯在阻带多衰减十几 dB;代价是群时延波动大、对元件公差更敏感。
- 偶数阶切比雪夫的源、负载阻抗不相等(gn+1 ≠ 1),实际电路中多用奇数阶。
实用提示
- 阶数估算:巴特沃斯在 2fc 处约 6n dB 衰减。
- E12 取值后响应会偏移,图中虚线即标准值下的实际曲线;高要求时可用两只电容并联凑值,电感用可调电感或绕制。
- 射频用 C0G/NP0 电容和高 Q 电感(绕线/空心),电感自谐振频率应远高于 fc(高通时尤其注意)。