|
|
EDA365欢迎您！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
+ h+ g. i3 ^. Z( Z D1 a2 ^, F$ p![]() 8 x$ ?4 p& W6 u, b! V2 r r" F5 w' U
![]() 滤波器可以定义为：它是一种用于重塑，修改和阻断所有不需要的频率的电路。通常，在低频（ 100 kHz）信号，无源滤波器可以设计为电阻 - 电感 - 电容组合。因此，这些电路被称为无源RLC电路。通常使用三种滤波器设计：低通滤波器，高通滤波器和带通滤波器本文讨论低通滤波器。
1 r8 T* o5 y! K& N3 ^( l0 f
" }4 L: {7 R1 C+ d, r, h7 v![]() 1什么是低通滤波器
( O- ~1 C7 c( O" H* T2 Q7 x( h低通滤波器（LPF） 的定义是一种用于传递低频信号，衰减高频信号的滤波器。低通滤波器的频率响应主要取决于低通滤波器的设计以下是各型LPF介绍。
7 z# m5 q$ A: Q![]() 2一阶低通滤波器
% Z J/ U/ Z) N; A' ]# c5 W' Z( r( _; J+ y/ M; j( A( k
图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。! q0 i0 k6 L3 r& X v' W
: L- H: _' U0 S& v3 A' @# E2 L; t2 T( D' ?: g
5 O& g! n. d0 L0 v一阶低通滤波器 4 N: s. V% n; t# T: d! G
低通滤波器传递函数是：输出与频率成反比减小（衰减）。如果频率加倍输出是一半（每增加一倍频率为-6 dB）。
* b' p6 n0 @1 _! b4 u: E3 o' i: O' |![]() 3二阶低通滤波器, N* b% A, d& s% R j* a
如下图所示为二阶低通滤波器。9 |4 k, b4 g+ i, m
% ~; q0 h- W, ~$ Y, H
7 u1 v, g K" _$ c$ i; ~
输出与频率的平方成反比地减小（衰减），如果频率加倍输出。（ - 每增加一倍频率为12 dB）。# x3 }1 P3 {5 r' F# d8 `/ a* t
$ h6 f' w6 \. \( O- I
4采用运算放大器的低通滤波器
. C' }0 f, W) ]" t- D; D运算放大器的反馈环路可以与滤波器的基本元件结合使用，因此，通过使用除电感器之外的所需组件，可以轻松形成高性能LPF。2 T5 u( h3 \4 V; ^( n5 `, u
![]() 5采用运算放大器的一阶有源LPF电路0 b# t4 S+ I, d
单极有源低通滤波器如下所示。使用运算放大器的低通滤波器电路在反馈电阻两端使用电容。当频率增加以增强反馈电平，电容器的无功阻抗下降时，该电路具有更好的效果。& `8 B% \- o/ ?- L' f7 L6 Q4 x" Q
& V. c) E1 U9 V. E
- m" Y% L, [) K5 Y" L6 q
可以通过处理电容的电抗等于电阻的频率来完成该滤波器的计算。这可以通过使用以下公式获得。6 V$ A: w R& h6 E0 V8 }" Y
1 w; s5 H, ~/ O9 b
其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；6 K" J+ G+ K! B4 ~
π是标准字母，其值为3.412；+ v$ h2 C" h; @# H
f是频率（单位-Hz）；% e) a- I/ Q2 ?# a. A* ^4 i+ ^
C是电容（Units-Farads）。8 }3 a, f6 C5 r. l e
通过消除电容器的影响，可以以简单的方式计算这些电路的带内增益。- C% P; D- Q$ Z4 n
由于这些类型的电路有助于降低高频增益，并且为每个倍频程提供-6 dB的衰减，因此，这种滤波器被称为一阶或单极低通滤波器。
/ J3 A6 O2 a5 ~% z% \$ J$ P! ]+ L![]() 6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
* ~% H& ^) w; v7 @1 g# @0 X9 p通过使用运算放大器，可以设计具有不同增益水平的宽范围滤波器以及衰减模型。4 L1 F, Q `) ]* E( ]/ j% N
. c7 J" ~0 ~% S, [
, {# z& S: U# {# Z- E" |其中：0 }; a( R- @, Y
( i. A% `; a' ?
在选择值时，请确保电阻值在10千欧姆至100千欧姆的范围内。1 Z" h! A, `+ s0 r& ?' U! B1 Q
![]() 7低通滤波计算器
& ?5 |& F2 M. k) @对于RC 低通滤波器电路，通过计算交叉频率并绘制相应的图谱，其被称为波特图。- x% Y# T. [" r$ Y/ D5 ~7 T, D
例如：如果我们知道电路中电阻和电容的值，则可以使用以下公式计算低通滤波器传递函数。0 n" f, ]! A* [+ q% p5 ~2 E
( n5 y' Y( d. B+ n; Q6 T计算给定电阻的频率值以及电容值：
- a! {8 ~3 A$ Z* U! O; M+ J6 g/ E/ n/ U2 s' q
7 q4 O5 V9 |) ~4 i8 X; p
9 |" ?9 t6 ^; O/ w+ k/ O6 H' Y5 i& |' [- n% ^
![]() 8低通滤波器应用
9 X o, x4 L2 r8 e5 [8 K4 J" z. o' I低通滤波器的应用包括：* H. g& Y3 z: s4 l6 }) M7 f
- n! B. E. A. ~( o6 A
- 低通滤波器用于电话系统，用于将扬声器中的音频频率转换为带限语音频带信号。0 }9 e5 p, X8 }8 {5 c6 V
- LPF用于过滤来自电路的高频信号，称为“噪声”，当信号通过该滤波器时，大部分高频信号被消。3 J9 B5 e3 {6 k) c" T9 E, } a9 S5 N
- 图像处理中的低通滤波器用于增强图像。
( X7 b& Q+ l. j+ j, [+ s: J - 有时这些滤波器由于音频应用。$ z1 X `1 H! I( z2 q
- 低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。
# m# Y8 v) U8 B! [6 S - LPF用作RC电路的积分器。7 @3 x+ W } c l9 O* N A/ d
- 在多速率DSP中，在执行内插器时，LPF用作反成像滤波器。类似地，当执行抽取器时，该滤波器用作抗混叠滤波器。. C7 u! ~; l- B, |1 Z
- 低通滤波器用于来自人体的医疗设备的信号，而使用电极的测试频率较低。因此，这些信号可以流过LPF，以消除一些不需要的环境声音。
7 v9 J0 l+ h5 q; l( H - 这些滤波器用于转换占空比幅度以及锁相环中的相位检测。9 b U3 a, X j% b" U8 [
- LPF在AM无线电中用于二极管检测器，以将AM调制的中频信号改变为音频信号。
+ N" t6 V7 w. p9 k* G2 _8 d5 {; }7 s* f7 W& [9 y8 s2 F9 @
7 g6 j+ k- Q* o; I' s
/ S# y0 `7 O" U0 G- b9 F+ t6 A3 @" g& T+ x5 L
|
|
/1 
发表于 2019-10-9 16:38
QQ好友和群
QQ空间
腾讯微博
腾讯朋友
微信
收藏
支持！
反对！