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X+ n! t9 O0 i5 R![]()
' g: b5 D e! R+ @5 q/ 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。; \' H7 L: H4 h
6 I: f5 z9 a3 l4 n
![]() 1什么是低通滤波器3 ^% S7 X6 \& V) ]9 C' A' P
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。4 d9 @% v, }( y7 B) S& g% J( ^) C
![]() 2一阶低通滤波器
7 b/ j5 \4 B1 {6 ^
* N7 t9 b% F- T! Z+ H0 L' E6 s) I7 N图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。
# @4 y7 ^5 b" ]) |8 L2 N5 X, z! X6 [5 `. |9 L4 ]$ {9 N) Z2 X! s4 Z7 g
! p6 T+ F. ?% t4 A, V4 {
! C1 p8 z8 t! G5 ~9 \2 |4 S* M
一阶低通滤波器
# ~- l- h" m! F. j W* B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）。, Q/ U5 g# I; j5 q! [: V
![]() 3二阶低通滤波器
- J* d+ L. e t如下图所示为二阶低通滤波器。
- y, m5 c- u0 |9 W. f2 J& I' F- ~# X" V7 S
1 b; G9 f' S- N: T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）。
( ?' M r0 x' X7 w0 E0 O/ z2 u7 D; z' @# _# R
4采用运算放大器的低通滤波器) W! N8 e7 ~4 g, o' ]. ?
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。/ V, T. V( ^' n" [: f
![]() 5采用运算放大器的一阶有源LPF电路/ s$ s9 t( @) R, ^- @
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。/ O3 E& l4 \, V& j; P; b
4 C. b" X7 c% ]' Y
; `, c. p8 _1 ]; j
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 g9 ?( u9 z4 a" y7 N# S* I J2 O1 \$ h
其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；3 s+ P! Z9 c6 C. n8 [
π是标准字母，其值为3.412；
2 m4 X) f% h/ w/ d+ \) of是频率（单位-Hz）；# B- q* i. \) g" c, m
C是电容（Units-Farads）。
( }7 k$ [/ O7 ]* _1 l$ W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。
2 |* K- R0 y2 Z" Y, ?7 k' V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( `7 N/ p4 c3 ]3 ?: j
![]() 6采用运算放大器的二阶有源LPT电路2 w% q5 Z4 ~* J; q+ c
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。
' k/ \1 @3 A3 @, B0 r
6 [6 L* h$ V2 `: z' |% Y( c. U- P% b3 o+ K2 I
其中：
/ i) Y2 g, P; z4 Y# f# v5 Z
" P( N" T7 q# j$ x$ 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。
% [# ^- w) F$ A![]() 7低通滤波计算器( t, _8 l- R% I W1 y/ v
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。
* A5 o# p1 c+ S3 B/ x: T2 t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。
5 ^. M% j' T& g" O2 y c" b$ e1 i
计算给定电阻的频率值以及电容值：1 Q4 f2 _; v$ F# d8 {
# l3 \, c: |7 a( F+ E& l4 _3 o8 D3 W
' e, Y3 ^4 u; p6 q5 r) @& Z
: b! i0 e; d; Y! I" E: M$ M9 E' u* |) b3 x
![]() 8低通滤波器应用: Q9 d! o% _$ p# X2 x% i: c
低通滤波器的应用包括：
, W7 O+ I# @1 N1 e/ t1 G" T* j U, j6 I" [) r* 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。9 N$ y9 ?8 A5 N6 a
- 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 b- Z$ I. q+ G! s
- 图像处理中的低通滤波器用于增强图像。: o `* e B7 o4 a9 a V
- 有时这些滤波器由于音频应用。% |; h9 a. k: Q# h" T9 m4 n( l. l
- 低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。
1 P- p- A4 f5 C1 O! d" k - LPF用作RC电路的积分器。; J; m" v( P' b* e0 J
- 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。& _/ V: t; M9 b. X% A4 X+ n
- 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。
+ q: H0 u, a" @; b4 T1 m {* M1 K - 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。0 J% Y- t3 Z! W8 A! [
- 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。
+ Z' T8 F9 C# p& ^: e" F
7 p1 u! ^4 {5 C" G: b! [ O6 j. I, ]7 [
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发表于 2019-10-9 16:38
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