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4 \# T: _( ~- H: a# W
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9 E# D( t/ e' V* o0 ]![]() 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。& j H( U; w7 r9 N' B5 h+ V( {
, T! R7 V$ N5 c- {( V6 I1 ?2 n2 \![]() 1什么是低通滤波器9 P; h1 i7 E* l
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。- l9 L; o( G! g# X1 \( u
![]() 2一阶低通滤波器
0 x4 N! V2 \) M& N! X; `
$ c) h0 \9 \4 Y7 ^图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。/ @! l: ]% R3 Y" d3 P b
+ Y/ Z. k& h9 N& `
! g, c0 r, B! Y V
6 R9 z; n& H( g, d6 i一阶低通滤波器 , |, L0 V, B' d/ [' X& s! `- V
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）。
# z9 S: Y! S2 H t; e' D( R![]() 3二阶低通滤波器
' Z, z8 g1 z* ~4 u$ ^如下图所示为二阶低通滤波器。
: M1 j6 t$ E- ?( i% f0 K
/ X6 P5 J: D+ j( J5 f% q1 P8 w- y$ x0 x Y
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）。
1 g {( M. X) r/ H/ r8 N( t) l+ L( N4 V) M
4采用运算放大器的低通滤波器
$ G* P$ @/ L! A2 H3 B8 Z, p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。
' Q- R# g6 a% V6 A( O![]() 5采用运算放大器的一阶有源LPF电路
9 C# x! u+ w: D' n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。2 s! Y1 Q d& s! g
) ~' |- t: o5 S( X& N9 V' K
4 l6 n+ p( ~0 O% N$ J( ~$ x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。" O. u: W3 [" o- U7 i& g; X: @3 t
, b3 g2 x2 ~- ]' j- l: T7 M( q6 u2 n
其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；/ P" [9 h9 p% P4 r: F
π是标准字母，其值为3.412；
$ X- P( {: C9 ?f是频率（单位-Hz）；5 d; h$ W4 c4 h+ K3 A' c N
C是电容（Units-Farads）。
- L3 F+ I0 ]! R% A+ o3 l J0 J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。
+ q3 I: V Q, {- g U0 m) |+ i5 a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。: s$ z0 D; B: H5 q
![]() 6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
) [9 I3 m8 H" l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。3 c' i# H4 {4 p6 e4 Z# v
- H+ a( U# z4 V) {
. U: t& W8 a$ z& X4 U% N: @其中：
u' A! E2 ^* I8 d% C7 \
1 S" {- x! A4 c- [4 o) H$ T: E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。
& ?7 f! x. |( {- @![]() 7低通滤波计算器+ [4 \2 I: \& Z# L
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: e# g* U/ f& G" u1 e, ]. p* C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。
7 u- p4 \, Q \0 l9 \
* e7 {8 h0 R4 S# |7 r计算给定电阻的频率值以及电容值：, {2 t+ }3 ]3 f5 i
) A) }) E+ D, z9 a, c5 N ~& w' H7 w- e$ [# c
$ i* z9 Z" @0 m+ C$ Z3 I& y8 E, l# Q, ]" P- j
5 ~* U6 X4 `1 o+ z9 ^: l
![]() 8低通滤波器应用" q- D- \$ Y9 ?; d7 i4 N1 ?& x
低通滤波器的应用包括：: i/ |% ^3 X, j3 k( \* X; d
* T* w* w2 Z( Z! J, B
- 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。' J. u( \* z: I8 X! K6 ]& ]
- 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。
0 J2 v; r9 ~( T/ A( x5 R - 图像处理中的低通滤波器用于增强图像。4 ~# n3 b" ~$ N, U
- 有时这些滤波器由于音频应用。
- A! S' G. i( V; g - 低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。
# Z8 K7 ^" G- h - LPF用作RC电路的积分器。
; q n9 O, Z$ w2 E, V - 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。
# G; N0 h0 u# _8 \ - 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。
3 y9 O6 N' ?3 a8 c+ b - 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。
?; I6 `# a& q0 d1 a! x' _ - 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。0 f' J2 d' p: b8 B, A
. W2 ? k) ]# T0 j# q+ F+ y8 ?. a$ g) O7 _! `6 G3 y! F3 G
% R# q# m0 b6 R
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发表于 2019-10-9 16:38
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