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了解低通滤波器的原理

返回列表 来源: 发布日期: 2021.03.19

       滤波器是指一个电路,它能够去除掉人为指定的某个频率范围的信号分量;因为模拟信号的频率分量很丰富,但我们只想要其中一小部分内容,其他的对我们来讲都是噪声,滤波器就是用来滤除噪声的。滤波器在电子系统中普遍存在,其理论研究和实用设计已经持续了一个世纪。在今天,实用性滤波器的设计和实现依然是电子通信领域最活跃的研究领域。滤波器分了好多种,低通滤波器LPF是其中的一种。当保持输入信号的幅值不变,通过改变输入信号频率,当出现输出信号降至输入信号幅值的0.707倍(-3dB)时,此时对应的频率称为这个滤波器的截止频率。在电子电路中,使用分贝dB来表达增益,例如电压、电流增益,功率增益,它是一个表征相对值大小的量;具体的计算公式为下式对数形式,注意功率增益前面是X10,而电压、电流为X20。

低通滤波器1

       为了创建无源低通滤波器,我们需要将电阻元件与电抗元件组合在一起。换句话说,我们需要一个由电阻器和电容器或电感器组成的电路。从理论上讲,电阻 - 电感(RL)低通拓扑在滤波能力方面与电阻 - 电容(RC)低通拓扑相当。但实际上,电阻 - 电容方案更为常见,因此本文的其余部分将重点介绍RC低通滤波器。通过将一个电阻与信号路径串联,并将一个电容与负载并联,可以产生RC低通响应。在图中,负载是单个组件,但在实际电路中,它可能更复杂,例如模拟到数字转换器,放大器或示波器的输入级,用于测量滤波器的响应。如果我们认识到电阻器和电容器形成与频率相关的分压器,我们可以直观地分析RC低通拓扑的滤波动作。
       RC低通功能的这种定性解释是重要的第一步,但是当我们需要实际设计电路时它并不是很有用,因为术语“高频”和“低频”非常模糊。工程师需要创建通过并阻止特定频率的电路。例如,在上述音频系统中,我们希望保留5kHz信号并抑制500kHz信号。这意味着我们需要一个滤波器,从5 kHz到500 kHz之间的传递过渡到阻塞。

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