吃锅的时候,圆圆的鱼整个筷子不好抓,我用勺子把整个鱼拿出来,从锅汤底漏出来。 这个勺子相当于过滤器。
波器的分类电子域滤波器可以“过滤”我们不需要的某些频率的波形。 根据内部是否有电源和有源设备,分为以下几种。
有源滤波器:一般由集成运算放大器和RC网络组成,由电源向集成运算放大器提供能量。 不仅可以放大波形,还可以放大特定频率的波形。
无源滤波器:一般由电容、电感、电阻等无源元件组成,不具备波形放大能力,只能维持或减小输入信号的幅度。
振幅特性:
低通滤波器:基于低通的高频截止
高通滤波器:高通阻止低频
带通滤波器:通中频电阻高、低频
带阻止滤波器(Band Elimination Filter ) :通过高、低频阻止中频
RC低通滤波器可以使用电阻和电容器构成无源低通滤波器和无源高通滤波器。 如下图所示
可以通过将电阻串联连接到信号路径并且将电容和负载并联连接来形成低通滤波器。 低通滤波器电容器将高频信号连接到“地”,并对高频信号进行滤波; 高通滤波器用电容器本身根据“通过高频切断低频”的特性,切断低频信号。 本节主要讨论低通滤波器。
电容器的阻抗因频率而异。 由于负载和电容器是并联关系,所以施加在电容器上的电压实际上是输出电压。 在输入信号频率低的情况下,电容阻抗比电阻大,大部分电压在电容上; 输入信号的频率高时,与电阻相比,电容器的阻抗变小,大部分电压施加在电阻上,电容器的电压变小。 这就是所谓的“通过低频阻断高频”。
RC滤波器截止频率的推导随着频率的增加,低通滤波器对信号的阻碍作用越来越明显。 但是,低频和高频之间没有明显的边界。 如何定义滤波器开始屏蔽信号的频率? 实际使用时,常用到截止频率fc
截止频率实际上是输入信号的功率下降了3dB的频率。 因此,截止频率也称为-3 dB频率。 在截止频率下,输出电压振幅为原来的0.707(1/2 )倍。 因为电力与电压的平方成比例,所以电力会变成1/2。
截止频率的计算公式如下。
截止频率可以由分压式导出。 下图左侧的电压关系简单明了:
然后,将R2替换为电容器后,电容器的电容阻抗显示为Xc,如上图右侧所示。 根据电容器的特点,可以计算电容:
电阻和电容器串联连接的总阻抗为
假设频率为fc时,Vout值为Vin的0.707(1/2 )倍。
求解上式可以得到截止频率的计算公式。
在去噪能力的观察中,使用100欧姆的电阻和100uF的电容器构成RC滤波器,截止频率为15.915Hz。 设置波形发生器,产生1KHz、5V的噪声,可以看到电路的去噪能力: