濾波器是一種可以對“波”進行過濾的器件,一般是特定頻率的信號。所以可以常??吹綖V波器的種類繁多,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能夠做到無衰減的通過某個過程,而沒有用的信號盡量濾除干凈。
在濾波器中,對于需要的頻段的信號,稱為通頻帶或通帶;對于需要濾除或受到很大衰減的信號叫做阻帶。
濾波器由哪些部分組成?
濾波器的組成中一般會包含電容,電感和電阻等,通過不同的電路組合搭配,構成功能各異的濾波器,比如說LC濾波器和RC濾波器等等(無源濾波器)。
本篇主要介紹RC濾波器的設計。
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,電路簡單,抗干擾性強,并且需要選用的電阻電容元件好獲得,所以有被廣泛的應用到相關的工程測試。
一階RC低通濾波器是RC濾波器中一個非常簡單的例子。
如上圖所示,它只需要一個電阻和一個電容,輸入端到輸出端就是濾波的過程。
它的幅頻計算公式就為:
可以看到,當w(頻率f)很小時,H(f)近似為1,信號衰減很小;而當w(頻率f)很大時,H(f)近似為0,信號會被阻擋,不能夠通過。
將一階RC低頻濾波器中的電阻和電容互換一個位置的話就是一個一階RC高頻濾波器。
可以看到,和低通濾波器相反,當w(頻率f)很大時,H(f)近似為1,信號衰減很??;而當w(頻率f)很小時,H(f)近似為0,信號會被阻擋,不能夠通過。
所以就比較有意思了,如果一個信號中既有低頻信號,又有高頻信號,這個時候兩個都需要進行濾除怎么辦?
這個時候就需要同時擁有低通濾波器和高通濾波器,并且實現上也非常簡單,就是將低通濾波器和高通濾波器進行串聯就好。
而這個低通和高通串聯好的濾波器其實也有自己的名字,它叫做帶通濾波器。與帶通濾波器相對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通過,但會阻擋某些特定范圍頻率的信號,使它們降低到極低的水平。
所以對于更高階的RC濾波器,就是增加了電容,電阻的組合,比如說二階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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