什么是低通滤波器

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  H& m- H( P' I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 M0 d5 _# Y# c  B' |* q1 p' _1什么是低通滤波器
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。
- o+ R! _5 E, j! p2一阶低通滤波器
) n6 F8 o9 h- T* B, D# ]
' n9 ^0 x7 t5 s  F! L图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。

2 B4 K$ r# y  o7 u( ?

一阶低通滤波器

9 M: c2 p" Y/ @! w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
* B( M: h5 a3 M) O# I  u1 [如下图所示为二阶低通滤波器。

. l; x  C3 V7 @8 C. B4 F0 I1 f$ x, G

二阶低通滤波器

! F& F! R* U0 \5 Q# \: i  q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）。
8 b3 C- d* \& Y* S. S3 ?9 ^: x

4采用运算放大器的低通滤波器
" o7 t4 D2 \% y$ v( Y2 P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。
5采用运算放大器的一阶有源LPF电路
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。
0 f- i: x! P1 a+ y# O9 y2 @

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。
0 {, _- J( G. R7 v4 ?

其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；
π是标准字母，其值为3.412；
5 F0 {- O1 W& |# z& af是频率（单位-Hz）；
C是电容（Units-Farads）。
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。
4 p( X% }/ c% z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。
* p) F% r2 F4 k- K  }6 F4 ^, S) B6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
* z0 _/ D* b4 V+ g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。
0 K- G3 L$ H. T$ I' w; m

采用运算放大器的二阶有源LPF电路

其中：

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
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。
( d$ U6 Z1 P9 p+ R

: c. O2 H9 u' j4 g. i; w计算给定电阻的频率值以及电容值：
% j0 B$ N# I( L  I7 D* v( a6 a2 z

# E) G  u1 m% b* A1 K5 g

LPF波形

8低通滤波器应用
低通滤波器的应用包括：

• 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。
  
• 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。
  7 Y, _0 j. y' w; I
• LPF用作RC电路的积分器。
  * w- x+ T; v- z2 R- E; {, }- \
• 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。
  + q8 a( _# _9 o
• 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。
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• 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。
  
  
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