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MC1-1162-下列电路具备的功能是

MC1-1162 考对称 T 形低通滤波器:两只线圈分列两个串联臂,中间节点一只电容跨接到地,三条臂都指向抑制高频,故为低通滤波。文章讲清 T 形三元件网络的结构与阶数、阻带衰减斜率变陡的原因、截止频率的算法,并辨析带通、高通、过流保护三个选项与 T 形、π 形的区分。

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【题目编号】MC1-1162

【题目】下列电路具备的功能是:

MC1-1162 题图:低通滤波电路

【答案】A

[A]低通滤波

[B]带通滤波

[C]高通滤波

[D]过流保护

考点速览

本题图里出现了三只电抗元件:两只线圈分列信号通路的前后两段,中间那个节点上跨接一只电容到地。串联臂都是电感、并联臂是电容,两条方向一致指向抑制高频,答案判为低通滤波。与只有两只元件的单级网络相比,这道题多考一层网络结构——认出它是 T 形网络,并知道多出来的那只元件换来了什么。

两只串联线圈夹一只并联电容

信号进入后先穿过前一只线圈,再穿过中间节点,最后穿过第二只线圈到输出端;中间节点上另有一条支路经电容通向地线。线圈的感抗随频率升高而增大,两只串联线圈等于给高频设了两道关卡,高频分量每过一道就被削一截;中间那只电容的容抗随频率升高而减小,它把节点上残存的高频电流引向地线。两条臂的作用方向完全一致,低频时线圈感抗很小、电容容抗很大,信号几乎不受妨碍地通过,因此这是低通滤波。

图形上的特征很好记:中间一个节点往下挂一只电容、左右各串一只线圈,整体形状像字母 T,所以叫 T 形网络(T-section)。绕组符号的画法是连续几个半圆拱,本图每只线圈画四个拱,辨认时只看它是绕圈符号而不是两只平行板,就不会把电感和电容认错。

T 形网络为什么比单级更陡

滤波器的阶数由网络中电抗元件的个数决定,每增加一只电抗元件,阶数加一,阻带里的衰减斜率就增加约每十倍频程二十分贝。只有一只电感加一只电容的单级网络是二阶,阻带斜率约每十倍频程四十分贝;本题这种两串一并的三元件网络是三阶,斜率约每十倍频程六十分贝。斜率越陡,意味着同样的频率偏移就能换来更大的衰减,滤波器的选择性越好。代价也很清楚:元件更多、体积更大、损耗与成本都上升,所以实际电路按需要的边带抑制指标选阶数。

转折频率随电感与电容乘积的平方根反比移动。对称 T 形网络常用的估算是 1/(π√(LC)),其中 L 取两只串联臂电感的总和、C 取并联臂的电容;取十微亨配一百皮法,算得约十兆赫。元件取值加大,转折频率随之下降。这类网络在发射机输出端用于抑制谐波,在接收端用于削弱频段外的高电平干扰,形状稍复杂的扇形网络、m 导出式网络都是在这个基础上继续演化的。

逐项辨析

选项 A 正确。两只串联线圈从通路两端阻挡高频,中间那只电容把节点上的高频分量引向地线,三只元件方向一致,通低频、阻高频,判定为低通滤波。

选项 B 错误。带通滤波器必须同时具备挡低频与挡高频两种作用,通带夹在两个转折频率之间。本题三只元件全都服务于抑制高频:串联臂是电感,并联臂是电容,找不到任何针对低频的阻挡环节,因此通带只能落在低频一侧。

选项 C 错误。T 形结构本身与滤波类型无关,它既可以做成低通,也可以做成高通——只要把两只串联臂的线圈换成电容、把中间并联臂的电容换成线圈,整张图就翻成 T 形高通。本题的元件种类与高通的搭配正好相反,说它是高通,等于把三个元件的作用全部说反。

选项 D 错误。过流保护是保护功能,需要检测电流的元件与执行断开的器件,判据是电流大小,与频率无关。本题只有三只无功元件,它们既不消耗功率,也不测量电流,更不会切断回路。

易混淆点:T 形与 π 形不要弄反

同样是三元件低通,另一种排布是一只串联线圈夹在两只并联电容之间:输入端与输出端各挂一只电容到地,中间串一只线圈,形状像希腊字母 π,叫 π 形网络(π-section)。区分办法看并联臂的数量与位置——T 形只有一个中间并联臂,两端都是串联臂;π 形只有中间一个串联臂,两端都是并联臂。两者的阶数相同、阻带斜率也相同,都能用 1/(π√(LC)) 估算截止频率,差别落在阻抗特性上:T 形更接近恒阻特性的串联形态,π 形更适合与低阻抗的源和负载配合。记住"T 字中间一竖、π 字两条腿"这个形象,看图时就不会配错。

还要留意的是一阶与高阶的混淆。有读者看到图上元件多,就以为滤波作用一定覆盖更宽的频段;其实阶数提高改变的是阻带里衰减的速度,转折频率的位置仍由元件取值决定,两者不要混为一谈。

应试要点

三只电抗元件的低通:两串一并呈 T 形,一串两并呈 π 形;元件种类决定滤波类型,元件数量决定阶数与阻带斜率。每多一只电抗元件,斜率约增加每十倍频程二十分贝,对称 T 形、π 形低通的截止频率可按 1/(π√(LC)) 估算,十微亨配一百皮法约十兆赫。选型时先看需要的边带抑制,再定阶数与形状。

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