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低通滤波器(什么是低通滤波器)

低通滤波器(什么是低通滤波器)

滤波器可以定义为用于整形 、修改和阻塞所有不必要频率的电路 。通常 ,在低频(100千赫)应用中 ,无源滤波器由电阻和电容组成 。因此被称为无源RC滤波器。同样,对于高频(100千赫)信号,无源滤波器可以设计为电阻 、电感和电容的组合。因此 ,这些电路被称为无源RLC电路 。通常有三种滤波器设计:低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。

1什么是低通滤波器

低通滤波器(LPF)被定义为用于传输低频信号和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 。

2个一阶低通滤波器

图为一阶LPF,请注意积分器是LPF的基本构件。

一阶低通滤波器

低通滤波器的传递函数是输出降低与频率成反比的百特网络(衰减)。如果频率加倍,则输出为一半(-6 dB ,每个倍频) 。

3个二阶低通滤波器

下图显示了二阶低通滤波器。

二阶低通滤波器

如果频率是输出的两倍,输出的下降(衰减)与频率的平方成反比。(-每次倍频的频率为12分贝) 。

4带运算放大器的低通滤波器

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,因此使用电感以外的所需元件很容易形成高性能LPF。

5带运算放大器的一阶有源LPF电路

单极性有源低通滤波器如下所示。使用百特运算放大器的低通滤波器电路在反馈电阻两端使用电容 。当频率增加以提高反馈电平 ,电容的无功阻抗降低时,电路效果更好 。

使用运算放大器的一阶低通滤波器

滤波器可以通过处理电容电抗等于电阻的频率来计算。这可以通过使用以下公式获得。

其中:Xc为容抗,单位为欧姆;

是一个标准字母 ,值为3.412;

f为频率(单位-赫兹);

c是电容(单位-法拉) 。

通过消除电容的影响,可以用简单的方法计算这些电路的带内增益。

因为这些类型的电路有助于降低高频增益,并为每个倍频程提供-6 dB的衰减 ,所以该滤波器被称为一阶或单极低通滤波器。

6带运算放大器的二阶有源低通滤波器电路

通过使用运算放大器 ,可以设计具有不同增益水平和衰减模型的宽范围滤波器 。

使用运算放大器的二阶有源LPF电路

其中:

选择值时,确保电阻值在10千欧至100千欧的范围内。

7低通滤波器计算器

对于RC低通滤波电路,计算交叉频率并绘制相应的图形 ,称为波特图。

例如,如果我们知道电路中的电阻值和电容值,我们可以使用以下公式来计算低通滤波器传递函数 。

计算给定电阻的频率和电容:

LPF波形

8低通滤波器的应用

低通滤波器的应用包括:

电话系统中使用低通滤波器将扬声器中的音频转换成频带受限的语音频带信号。

LPF被用来过滤来自电路的高频信号 ,这被称为“噪声”。当信号通过滤波器时,大部分高频信号被抵消 。

图像处理中的低通滤波器用于增强图像。

有时这些过滤器是由于音频应用。

低通滤波器用于RC电路,称为RC低通滤波器 。

LPF被用作RC电路的积分器 。

在多速率数字信号处理器中 ,当执行插值器时,LPF用作逆成像滤波器。类似地,当执行抽取器时 ,滤波器充当抗混叠滤波器。

低通滤波器用于来自人体医疗设备的信号,而使用电极的测试频率较低 。因此,这些信号可以流经LPF ,以消除一些不想要的环境声音。

这些滤波器用于转换锁相环中的占空比幅度和相位检测。

调幅广播中的二极管检波器用LPF将调幅中频信号转换成音频信号 。

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