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你需要了解的RC低通濾波器

2020-6-15 9:21:39發布7次查看

最近在設計方案時,遇到了有關濾波器的問題,好難搞定哦;所以就順便總結下濾波器的基礎知識。
濾波電路是我們在設計電路時隨處可見的,尤其是簡單的rc低通濾波器,我們在信號輸入、輸出都會隨手放置一個;因為太常見,反而我覺得自己理解得不深刻,今天好好學習總結下。
濾波電路有很多,今天只聚焦于常見的rc低通濾波。什么是濾波器濾波器是指一個電路,它能夠去除掉人為指定的某個頻率范圍的信號分量;因為模擬信號的頻率分量很豐富,但我們只想要其中一小部分內容,其他的對我們來講都是噪聲,濾波器就是用來濾除噪聲的。濾波器分了好多種,低通濾波器lpf是其中的一種。(圖片來源于網絡)
lpf的截止頻率定義
標準答案為:當保持輸入信號的幅值不變,通過改變輸入信號頻率,當出現輸出信號降至輸入信號幅值的0.707倍(-3db)時,此時對應的頻率稱為這個濾波器的截止頻率。
這里插一句,在電子電路中,使用分貝db來表達增益,例如電壓、電流增益,功率增益,它是一個表征相對值大小的量;具體的計算公式為下式對數形式,注意功率增益前面是x10,而電壓、電流為x20。
然后實際驗證一下截止頻率下的增益:20lg(0.707)=-3.011db,結果正確。rc低通濾波器截止頻率由無源元件(電阻、電容、電感)組成的濾波電路,稱為無源濾波電路,典型的rc低通濾波器如下:
它的截止頻率計算如下(公式不容易顯示,所以改成圖片):
在時域中分析rc電路,更多使用時間常數,而在頻域中,則更多使用截止頻率。驗證仿真一下,在下圖中,電阻為1kω,電容為1uf,根據上面公式可以得到它的截止頻率為159hz。
然后看一下它的波特圖:從下圖中可以清晰看見,在頻率159hz處,對應的增益正好為-3db;另外,截止頻率右側的增益逐漸降低,代表隨著頻率升高,濾波器對信號幅值的衰減作用。

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