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![]() 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。
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![]() 1什么是低通滤波器
" I) x8 f3 f, P# d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。
# [' G' y N5 R& F& _/ e![]() 2一阶低通滤波器0 d. B# Q) G5 }- `
0 w3 i8 g/ \/ F l1 S `图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。
( W7 u* i, o9 U5 o# t7 t' x5 I# s
! y$ J+ w1 ]8 n, q! `) p: ]; n* E! `) I5 U
7 Q$ I& F7 L1 X, r2 m
一阶低通滤波器
' y% h, \0 t' h( h( J# `5 c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）。% H% ^, t' j5 t% {7 }
![]() 3二阶低通滤波器
4 _& W) V, _* ^/ Y( a+ h( D如下图所示为二阶低通滤波器。
" D- }$ s4 c2 i* }* _' M8 S8 K* g- R! A1 P* k8 X
! I1 C1 O7 r# I8 e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）。
6 ^5 K7 {2 R1 P! W" C, f3 F- S/ \% v/ u0 j4 _: C) i
4采用运算放大器的低通滤波器
) i$ F4 K; e4 s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。6 {7 N3 Z9 \: a/ A9 a
![]() 5采用运算放大器的一阶有源LPF电路9 n, d. R9 z V+ r, }4 @
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 m, F" |1 c, Z; p7 J7 K. C+ f: U% X# N* D0 S5 u
' T( r: } o* f4 r" ?
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。
% i& @- ^3 M; \. B: F7 x- g6 F5 D4 {. r/ i6 e0 `
其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；* w8 ]! {1 e8 G+ Y/ C2 z
π是标准字母，其值为3.412；" p2 V" M& ~* a1 g
f是频率（单位-Hz）；" d7 U5 @! n# g! h. d2 d1 a
C是电容（Units-Farads）。
, B X7 v1 j1 I- k' I9 Q8 \- Z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。1 ]9 ^" e( o# `' L! i
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。5 y f' o+ _, I* L! a& T
![]() 6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
8 k! k- E. \. N4 j+ i. a% P8 u2 i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。8 u8 Z8 ?2 T9 v
" v6 G1 Q5 `7 h$ d5 q7 P5 E- `
" q+ c. ] n* Q) ?$ N
其中：8 a6 Z. w* J2 V W! d
6 E, n- S5 o9 |% Q
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。2 N. Z; I! l- \1 p
![]() 7低通滤波计算器
( `( i, W% c6 ]; E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。
5 W6 _9 i6 P* e6 t/ d1 L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。; R( A+ g& A; }0 W; H
1 `0 ]2 _6 r6 {# Y% C7 Z
计算给定电阻的频率值以及电容值：8 ^1 [: v1 x, `2 w- Q
. F( c9 ]- J+ g8 T R& r
0 c4 z Q1 E0 a( [0 R& J/ t# \
& m8 O% t; R2 Q" F2 i
; \2 q v* c% |4 ~![]() 8低通滤波器应用
: ^$ n0 T" J4 X8 ]低通滤波器的应用包括：
8 A# u1 }4 j7 b% T5 O; T+ @$ T' J* g
- 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 x" c3 n* t7 |; }" U$ [ - 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。
$ A. Q' r$ E1 m - 图像处理中的低通滤波器用于增强图像。9 l9 U( m$ w% m
- 有时这些滤波器由于音频应用。. Q0 U/ l! l5 Q% ?
- 低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。
7 f. f: j0 z e) _& w# l4 _ - LPF用作RC电路的积分器。) a1 |$ O( ?& F2 B! \# Y& C3 ?: Z
- 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。
* c: @* M* G: Y4 I6 [ - 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。: u9 Y- _$ C9 ]. ?: y4 H/ O. J
- 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。
1 U( I# A5 R5 q - 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。
$ l3 X* w( p+ r- s& T* \
% q! |1 E8 A4 l: ~3 P/ K: \8 T: J4 e" ^8 a! V+ p8 U3 X+ d
6 H( u8 Z# E: @: V# t9 c7 R( v5 x! c6 d/ u# L- H$ G1 v6 B4 J
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发表于 2019-10-9 16:38
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