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' i: P0 A. x0 t8 e- p# p7 ?![]() 8 L# F; y: S+ b) R6 a5 b
![]() 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。
3 W; K, a* j* o( m( a4 ^
) O2 P6 V5 x! F6 _/ {( J6 ~![]() 1什么是低通滤波器
) j6 q& ?9 `& d1 v% H7 ]0 q( W4 |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。5 L1 T% M5 S& M
![]() 2一阶低通滤波器
( m( ^/ ?. T& \. c- f( a& A9 e+ P/ j' C
图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。* J" }/ h1 B8 q9 T; C
. A6 N9 v( \) j* T" j; u
* Z2 R* b0 k f( e3 ]
1 r5 a. m6 M. G
一阶低通滤波器
0 @4 H4 Y0 v% m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）。0 \: m# E7 n) u. X& t* }3 f
![]() 3二阶低通滤波器
& c- ]( S' C z/ `) R' t8 d2 |如下图所示为二阶低通滤波器。
' A9 {$ G- V. r$ P2 _8 F' N. a1 ^) @" ~( G: U
% G; R/ o* z& K' j0 `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）。
5 |- K! ~; ?; _" H- J, I" f- |8 Y* d# M7 w! L* d2 X5 ~2 ^- ]
4采用运算放大器的低通滤波器7 Q! N) r8 K! x+ s, @: z
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 ]9 [' j& i3 i2 j- t' y![]() 5采用运算放大器的一阶有源LPF电路
# d; p9 N5 T7 j( E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。
. s% o' {/ D! ]' A3 }8 b, B& k& J4 U- I# f9 a/ K& r0 ]
# D: |4 H$ h. }, \: G8 L, d
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。
' V( `" ?. p! {8 W
" R" u6 p+ s+ D6 }: r3 i其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；
# w# g# v: [1 M5 Xπ是标准字母，其值为3.412；
6 }' i6 c1 C0 |* E( S5 ^f是频率（单位-Hz）；) P" D4 t! h/ l3 ]* i/ |' J5 a
C是电容（Units-Farads）。" o+ Q9 d/ 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。
5 t. t4 v: Z- @8 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。2 x/ D5 L$ x% \; b1 N. S
![]() 6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
/ p/ |4 U/ _/ E2 Y3 `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 t# v. H" \0 w6 l0 E$ j3 A: c% N+ P
* P. G% ?! C9 t1 C2 ?其中：
. P6 Z( S+ A) ?5 t5 w0 x) W3 V" D7 i6 \3 N% h+ e9 m
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。
+ Q* u$ ]6 V( ?3 q. O![]() 7低通滤波计算器" q+ [2 W; X0 V. H
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。
! _3 J0 }8 }; S5 t7 }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。( U" V# V7 Z8 z4 u. S
5 u2 R& Y: D9 r$ N! I- p
计算给定电阻的频率值以及电容值：
/ o( N* i3 _* k# K% p7 A+ k0 r# G ?) T4 \ b; P
3 W2 L% i p. ]" ]+ S
% u. c. _3 A! i1 ~3 E2 x
0 d; f' ], u7 d. f) e0 V! G![]() 8低通滤波器应用
2 h8 j, X7 j+ k1 n+ j低通滤波器的应用包括：
& ]3 l1 I7 O h) |7 ~, ~1 e) X% u F; H& a; X
- 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。
& T+ C* _. e7 z* ~ - 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。
7 E- C1 ^- ?& `! U' n& a - 图像处理中的低通滤波器用于增强图像。' C0 W9 E* G7 q, \' S
- 有时这些滤波器由于音频应用。1 j" E0 v5 ?' q2 k3 w3 I
- 低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。
% @& G) w! {; X L7 U - LPF用作RC电路的积分器。4 I) R4 ?% W R% u+ 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。
" e2 J, \" Y8 V* v1 o6 x# J - 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。
, T+ l, U4 S; O3 W/ y6 t- C+ Z& L5 z - 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。
( c0 h* s. F, J$ ~ - 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。- L/ X5 ]3 w6 E. O$ M
7 @1 ^# P4 G- c- J4 B
( q4 j3 q& `- y: v9 i/ ]' m" b/ \
% x# c0 L$ r4 l* T! d
3 H- l$ I4 C: B, y f. c! \ |
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发表于 2019-10-9 16:38
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