什么是低通滤波器

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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。

1什么是低通滤波器
0 `; H, @  Q7 }/ l3 K5 s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。
! {; X5 _' F* v& ?  ^2 A2一阶低通滤波器
7 \; M( p7 B' ^; ?' {2 W7 C9 F
/ p: B- v2 o6 ]/ r图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。
( k' m4 L% Q1 j5 E9 g- Y

0 z5 S, u7 d& K9 f- |3 ~& ^

# o+ O" J' J. h% Q. q1 p1 Z- d

一阶低通滤波器

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）。
3二阶低通滤波器
如下图所示为二阶低通滤波器。

二阶低通滤波器

! |9 e& [7 j0 J: `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）。
; [2 T& B. ?4 U2 x& j

4采用运算放大器的低通滤波器
# j: {) [4 x* n1 F, m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。
% M6 r) U1 y; }; D/ Z1 E5采用运算放大器的一阶有源LPF电路
0 D* Y4 n4 m) N% S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。

采用运算放大器的一阶低通滤波器

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, b! |3 K$ f6 \1 O& q* _其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；
π是标准字母，其值为3.412；
f是频率（单位-Hz）；
) X. a" R, g6 z# zC是电容（Units-Farads）。
5 f/ _( y7 C; v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。
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。
6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
+ ]$ [  j2 B+ F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。

( H) }- |8 V; R5 O

采用运算放大器的二阶有源LPF电路

其中：
7 [( ^+ v" }5 n/ e/ x8 W  Q

4 |1 Z8 c; o0 W& i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低通滤波计算器
3 K5 T! L, a" Q6 l( K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。
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。

计算给定电阻的频率值以及电容值：
+ {! E+ S7 L% q! F! X+ X

5 Z. }" [* \$ A  f9 o

LPF波形

8低通滤波器应用
低通滤波器的应用包括：

1 e$ P) B% ?9 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。
  / E* D! q; o/ K8 H# c1 M' C! M
• 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。
  
• 图像处理中的低通滤波器用于增强图像。
  
• 有时这些滤波器由于音频应用。
  
• 低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。
  
• LPF用作RC电路的积分器。
  ; |2 f* m+ l: K7 t: q2 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。
  
• 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。
  ( w4 ?+ V, _+ i  \) |5 ]* R: }1 |: p
• 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。
  
• 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。
  
  7 S8 r8 o! ^+ B$ }: u" h4 z
  0 W# ]" J5 @- V) ]- F1 w5 P