电子设计教程2:RC低通滤波器 |
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吃火锅的时候,圆滚滚的鱼丸不好用筷子夹到,我会用漏勺把鱼丸捞出来,让火锅汤底漏出去,这个漏勺就相当于一个滤波器。 电子领域的滤波器,可以“过滤掉”我们不需要的某个频率的波形。按内部是否有电源和有源器件,可以分为: 有源滤波器:一般由集成运放和RC网络组成,由电源向集成运放提供能量。除了滤除波形以外,还能够放大特定频率的波形。 无源滤波器:一般由电容、电感、电阻等无源元件构成,不具备波形放大能力,只能维持或减小输入信号的幅度。 按幅频特性: 低通滤波器(Low Pass Filter) :通低频阻高频 高通滤波器(High Pass Filter) :通高频阻低频 带通滤波器(Band Pass Filter) :通中频阻高、低频 带阻滤波器(Band Elimination Filter) :通高、低频阻中频 使用电阻和电容可以组成无源低通滤波器与无源高通滤波器。如下图 随着频率的增加,低通滤波器对信号的阻碍作用越来越明显。但是低频与高频之间没有明显的界限。如何定义滤波器开始阻塞信号的频率呢?实际应用的时候,常用到截止频率fc 截止频率实际上是输入信号功率降低3dB的频率。因此,截止频率也称为-3 dB频率。在截止频率时,输出电压幅值变为原来的0.707(1/√2)倍。由于功率跟电压的平方成正比,所以功率变为原来的1/2。 截止频率的计算公式如下: 截止频率可以由分压公式推导出来。不难看出下图左侧的电压关系: 然后用电容替换R2,电容的容抗表示为Xc,变成上图右侧的情况。根据电容的自身特点,容抗可以计算出来: 电阻与电容串联的总阻抗为 使用100欧姆电阻与100uF的电容组成RC滤波器,截止频率为15.915Hz。设置波形发生器,发出1KHz,5V的噪声,可以看到电路对噪声的滤除能力: |
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