濾波器是一種可以對(duì)“波”進(jìn)行過(guò)濾的器件,一般是特定頻率的信號(hào)。所以可以常??吹綖V波器的種類(lèi)繁多,有高通濾波器,低通濾波器,帶通濾波器及帶阻濾波器等等。
濾波器的主要作用就是濾波,它需要盡可能的讓有用信號(hào)能夠做到無(wú)衰減的通過(guò)某個(gè)過(guò)程,而沒(méi)有用的信號(hào)盡量濾除干凈。
在濾波器中,對(duì)于需要的頻段的信號(hào),稱(chēng)為通頻帶或通帶;對(duì)于需要濾除或受到很大衰減的信號(hào)叫做阻帶。
濾波器由哪些部分組成?
濾波器的組成中一般會(huì)包含電容,電感和電阻等,通過(guò)不同的電路組合搭配,構(gòu)成功能各異的濾波器,比如說(shuō)LC濾波器和RC濾波器等等(無(wú)源濾波器)。
本篇主要介紹RC濾波器的設(shè)計(jì)。
RC濾波器顧名思義,就是主要由電阻和電容組成,具有較好的低頻特性,電路簡(jiǎn)單,抗干擾性強(qiáng),并且需要選用的電阻電容元件好獲得,所以有被廣泛的應(yīng)用到相關(guān)的工程測(cè)試。
一階RC低通濾波器是RC濾波器中一個(gè)非常簡(jiǎn)單的例子。
如上圖所示,它只需要一個(gè)電阻和一個(gè)電容,輸入端到輸出端就是濾波的過(guò)程。
它的幅頻計(jì)算公式就為:
可以看到,當(dāng)w(頻率f)很小時(shí),H(f)近似為1,信號(hào)衰減很??;而當(dāng)w(頻率f)很大時(shí),H(f)近似為0,信號(hào)會(huì)被阻擋,不能夠通過(guò)。
將一階RC低頻濾波器中的電阻和電容互換一個(gè)位置的話(huà)就是一個(gè)一階RC高頻濾波器。
可以看到,和低通濾波器相反,當(dāng)w(頻率f)很大時(shí),H(f)近似為1,信號(hào)衰減很?。欢?dāng)w(頻率f)很小時(shí),H(f)近似為0,信號(hào)會(huì)被阻擋,不能夠通過(guò)。
所以就比較有意思了,如果一個(gè)信號(hào)中既有低頻信號(hào),又有高頻信號(hào),這個(gè)時(shí)候兩個(gè)都需要進(jìn)行濾除怎么辦?
這個(gè)時(shí)候就需要同時(shí)擁有低通濾波器和高通濾波器,并且實(shí)現(xiàn)上也非常簡(jiǎn)單,就是將低通濾波器和高通濾波器進(jìn)行串聯(lián)就好。
而這個(gè)低通和高通串聯(lián)好的濾波器其實(shí)也有自己的名字,它叫做帶通濾波器。與帶通濾波器相對(duì)的還有一種帶阻濾波器,它和帶通濾波器相反,能讓大部分頻率的信號(hào)通過(guò),但會(huì)阻擋某些特定范圍頻率的信號(hào),使它們降低到極低的水平。
所以對(duì)于更高階的RC濾波器,就是增加了電容,電阻的組合,比如說(shuō)二階RC濾波器,就是如下圖所示(舉例,下圖為二階低通濾波器)
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