低通濾波器概述

電感阻止高頻信號通過而允許低頻信號通過，電容的特性卻相反。信號能夠通過電感的濾波器、或者通過電容連接到地的濾波器對于低頻信號的衰減要比高頻信號小，稱為低通濾波器。

當使用在音頻應用時，它有時被稱為高頻剪切濾波器，或高音消除濾波器。低通濾波器是指車載功放中能夠讓低頻信號通過而不讓中、高頻信號通過的電路，其作用是濾去音頻信號中的中音和高音成分，增強低音成分以驅動揚聲器的低音單元。由于車載功放大部分都是全頻段功放，通常采用AB類放大設計，功率損耗比較大，所以濾除低頻段的信號，只推動中高頻揚聲器是節省功率、保證音質的最佳選擇。

低通濾波器工作原理

低通濾波器原理很簡單，它就是利用電容通高頻阻低頻、電感通低頻阻高頻的原理。對于需要截止的高頻，利用電容吸收電感、阻礙的方法不使它通過；對于需要放行的低頻，利用電容高阻、電感低阻的特點讓它通過。

低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路（如音頻設備中使用的hiss濾波器）、平滑數據的數字算法、音障（acousticbarriers）、圖像模糊處理等等，這兩個工具都通過剔除短期波動、保留長期發展趨勢提供了信號的平滑形式。

低通濾波器（LPF）

最簡單的低通濾波器由電阻和電容元件構成，見上圖（a），實際上這是一個最簡單的RC低通電路，一般稱為無源低通濾波器。該低通電路的電壓放大倍數為

由上圖（b）可見，當頻率高于fo后，隨著頻率的升高，電壓放大倍數將降低，因此電路具有“低通”的特性。

這種無源RC低通濾波器的主要缺點是電壓放大倍數低，由Au的表達式可知，通帶電壓放大倍數只有l。同時帶負載能力差，若在輸出端并聯一個負載電阻，除了使電壓放大倍數降低以外，還將影響通帶截止頻率fo的值。

利用集成運放與RC低通電路一起，可以組成有源濾波器，以提高通帶電壓放大倍數和帶負載能力。上圖（a）示出了一階低通有源濾波器的電路圖。

低通濾波器電路圖設計（一）

巴特沃斯濾波器

巴特沃斯濾波器是濾波器的一種設計分類，其采用的是巴特沃斯傳遞函數，有高通、低通、帶通、帶阻等多種濾波器類型。巴特沃斯濾波器在通頻帶內外都有平穩的幅頻特性，但有較長的過渡帶，在過渡帶上很容易造成失真。

四階巴特沃斯低通濾波器