RC一阶低通滤波器

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RC一阶低通滤波器

2023-12-12 12:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

由于工作原因一直在接触滤波器,但是对其详细概念和原理一知半解,所以一直想好好学习一下。最近终于抽出时间搜遍各种资料,但总觉得知识点太散,不太方便系统的理解,所以自己整理了一下,希望有所帮助。

第一次编辑发博客,实在不易,word编辑好了,想直接拷贝上来还不行,公式无法复制,只好一个个截图,实在尴尬!是不是我没掌握技巧。

文章参照和汇集多位大神之作,如有侵权还请给予谅解,谢谢!@长弓的坚持 @JasonLeaster

 https://blog.csdn.net/wordwarwordwar/article/details/53495616  //对滤波器截止频率的解释非常详细,@长弓的坚持

https://blog.csdn.net/cinmyheart/article/details/26759659    //对bode图的讲解实在精妙,@JasonLeaster

滤波器截止频率的理解

在物理学和电机工程学中,一个系统的输出信号的能量通常随输入信号的频率发生变化(频率响应)。截止频率(英语:Cutoff frequency[1])是指一个系统的输出信号能量开始大幅下降(在带阻滤波器中为大幅上升)的边界频率。

概述

电子滤波器等信号传输通道中的诸如低通、高通、带通、带阻等频带特性都应用了截止频率的概念。截止频率有时被定义为电子滤波器的导通频带和截止频带的交点,例如电路标称输出信号减3分贝的位置的频率。在带阻滤波器中,截止频率则被定义在输出信号能量大幅上升(或大幅下降)、失去“阻止”(或失去“通过”)信号效果的位置。在波导管或者天线的例子中,截止频率通常包括上限频率和下限频率。

截止频率的概念除了在电子工程有广泛应用,截止频率的概念还在等离子区振荡中有所应用。

 

 

电子学

参见:波德图及分贝

在电子学中,截止频率是电路(例如导线、放大器、电子滤波器)输出信号功率超出或低于传导频率时输出信号功率的频率。通常截止频率时输出功率为传导频率的一半,在波德图相当于为降低3分贝的位置所表示的功率,因为此时功率比例 传到频带上的输出功率[2]。

RC低通滤波器

当信号频率低于这个截止频率f0时,信号得以通过;当信号频率高于这个截止频率时,信号输出将被大幅衰减。这个截止频率即被定义为通带和阻带的界限。

                            http://s10.sinaimg.cn/orignal/66d362d7tx6DfixCrPjb9&690

网络函数

        

其中:1/RC 有频率的量纲。如令代入公式(1)得到

                              

幅频特性和相频特性

根据公式(2)

                         

                     

计算dB增益

                 

                 

Matlab 绘制bode plot

根据网络函数,将s=jw 代入则有

                                                      

一阶低通滤波器Matlab 代码

clear all

clc

syms s

hold on

%% abstract the object which is controled into a function 1/(s+1) 

num = 1;

den = sym2poly(s+1);

G = tf(num,den);

bode(G);grid on;

得到Bode图如下:

                                                     

回顾截止频率的定义

                                         

结合幅频特性和Bode 图来理解截止频率似乎就明了了:

当ff0​​​​​ ,信号被截止,也就是信号受到 的抑制。

总结:小于截止频率的信号保持通过,大于截止频率的信号被截止,越大被拦截的越干净,所以称之:低通滤波器



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