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; E6 v; f3 E' K/ A$ u( A![]() 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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: @7 ]- j5 G8 K![]() 1什么是低通滤波器- y7 w7 E1 B$ @- s/ _" c( ^
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。
/ l0 G( L% L* J1 }( u: V8 }![]() 2一阶低通滤波器. L0 W# E: f' H6 k+ f+ @
0 H; M: T: t# \3 K; W图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。+ j1 w/ g- r- Z5 m3 ]4 p
0 V+ `. ?# r$ r$ U( h9 M0 i7 s h H/ i2 ^' k" m3 b% t( Y
3 W; t7 s2 @' ~: t3 X
一阶低通滤波器 : |) V& S& @! z( ]5 s
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）。) }3 K3 H6 K# @" h& Q/ \
![]() 3二阶低通滤波器
6 g2 v5 } U6 v, _( B如下图所示为二阶低通滤波器。" B/ g! f" K0 m1 p7 L0 r. w
' ]" n* k* r/ T5 |5 j) n1 B
+ Q1 v7 w h; x. w+ l, H
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）。
! i* f2 C/ p/ l( b4 u2 |) s
/ A/ n' }8 U* l, w" y* c* A0 h4采用运算放大器的低通滤波器) x/ b* o( {0 j/ C: j3 ]
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。
$ H3 c' p3 m( T- B![]() 5采用运算放大器的一阶有源LPF电路
- O/ E% \( e( i U5 E3 k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。# C# p7 R' q: Z0 ^
* v) v0 B c% \7 @. G. z
- P/ ?& f) W: N% C3 U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。
9 U& K: y) c. ?4 z. D0 @0 c( s& y* ]
! w4 V' s! R% K2 B& F8 p其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；& a+ _7 U7 S) K
π是标准字母，其值为3.412；
" G! m: z8 L1 h6 M. v/ ] Gf是频率（单位-Hz）；
( { \5 R3 Z3 E; zC是电容（Units-Farads）。5 [* |$ F8 f# d% b( p8 P
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。8 X6 Z* v" c" c' T" K1 j7 U
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。
+ t' C% |1 W/ G- X( `![]() 6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
- F: J" c; s' L* A' s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。
. `$ z. b/ u! U" N9 [; U
) x# {8 Y- F0 Q! _
% b) Q* C+ x2 O/ L0 b( A! Z其中：
' }) q3 Z" ?: t& S
: \1 j# N! A& S" c: z& ]' P( K! g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。
4 _1 s1 S0 ~+ Z![]() 7低通滤波计算器
1 {3 Q- c8 ?7 N; Y3 R t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。" d6 G- W+ b! u
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。1 T! S- h* h* S, F( y
# R. F- `* }+ i# o0 g( b计算给定电阻的频率值以及电容值：
4 h% L7 \/ q* O& U
# ~& |2 R( M5 P4 r9 K) r) ?% G2 t3 h& s" s$ Z' O
4 h ^2 ~' Y, W1 |! u
2 U" Z3 j4 X/ q0 \: {![]() 8低通滤波器应用
+ |0 O& V% X6 f# B+ H6 ~低通滤波器的应用包括：, v& y2 `" A) y- F1 W! r) K
. |- G6 r$ m* A$ s1 p- 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 [: D, x9 l6 g+ o: \% T! j3 I/ u" w - 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 C- k1 c4 Z" X* i; ]" h - 图像处理中的低通滤波器用于增强图像。 B" R2 W8 T3 S
- 有时这些滤波器由于音频应用。
( B! }, p8 f- t% Z* [" K* P5 } - 低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。
; Y9 v. b1 a, E ?" p) ? - LPF用作RC电路的积分器。! ^$ K/ q4 T. ~1 g H# h
- 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。4 x. O6 }2 [6 |8 v$ `2 Y
- 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。
. L6 ` M7 J s! e9 } - 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。
/ \. v9 v( l! l0 T+ L% J$ m3 Z+ G - 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。3 W' U: ]8 J0 a1 J; r4 k( d5 {
/ Q+ X. t9 L* v: U7 K2 Z2 Q
/ \6 v E, f8 m
* S8 L5 u0 C$ F" s0 s4 e
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发表于 2019-10-9 16:38
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