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                    什么是無源濾波?

                    時間:2020-11-23 00:30來源:海獵人

                     無源濾波

                    電阻、電容和電感的組合可以用作無源濾波。無源濾波器 ,顧名思義,沒有晶體管或運放等信號放大器件。因此無源濾波器沒有信號增益,這就意味著無源濾波器的輸出電平總是低于輸入電平。

                    對于較低的頻率(0~100 kHz),無源濾波器通常是利用簡單的RC網絡搭建而成,而較高頻率的濾波器(100 kHz以上,或射頻類型信號)通常是RLC元件組合而成的。本小節介紹了簡單的低通和高通RC濾波器,目的是展示RC電路的電抗和阻抗是如何用在實際應用中的。雖然我們不會詳細介紹LCRLC濾波器,但是它們的概念都可由已有的內容推斷出來,而深入的探究可以從附錄C列出的參考書目中獲得。

                    回憶一下,電容會通過高頻率的信號,阻礙低頻率信號(包括直流信號)。這就意味著與交流信號并聯的電容會將高頻信號分流到大地,而與信號串聯的電容會通過高頻信號,阻礙低頻信號。網絡中若包含一個電阻,就會使電容的這一性能調整在特定的頻率范圍內。

                    A-44展示了一個簡單的RC低通濾波器。圖中的電容C 會將高頻信號分流到地,但是會允許低頻信號從輸入流到輸出。

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                     A-44 低通RC濾波器

                    截止頻率f c 定義在濾波器的輸出下降3 dB的頻率點。分貝通常用在交流信號的頻率表示中,它是對數刻度的基本單位。分貝用來表示兩個數值之間的比率,而在圖A-44中,它指的是濾波器在截止頻率上的輸出降幅。截止頻率 是響應幅度開始下降趨于零的頻率點,在該頻率點上,容性電抗與電阻的值相等,輸出信號幅度是輸入信號幅度的70.7%。

                    濾波器衰減信號的速率叫作滾降 速率,用dB10倍頻或dB2倍頻表示。無源低通或高通RC濾波器通常會具有20 dB/10倍頻的滾降速率。

                    低通濾波器的截止頻率計算公式如下:

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                    假定你想對輸入A/D轉換器的信號進行濾波,以濾除可能存在的噪聲。如果你要采樣的信號頻率總是低于100 Hz,你就可以改寫方程,選擇一個R 值,計算在f c 等于100 Hz時的C 值。設R 值為10 000 Ω,改寫方程求解C 

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                    注意,C 的單位是法拉,因此所需要的電容是0.159 μF。0.15 μF的電容值就足夠接近了,并且它是標準值。由于 R 和 C 的取值是負相關的,因此選擇 R 值為10 kΩ是合理的。

                    高通濾波器利用電容的容抗來阻礙頻率低于截止頻率的信號。圖A-45展示了一個高通RC濾波器,它的計算公式與低通濾波器相同。

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                     A-45 高通RC濾波器

                    此處展示的濾波器都是單極濾波器 ,意思是只有一個RC網絡。多極濾波器 使用兩個或以上的RC濾波器來提高響應的滾降速率,但是代價是增大的信號衰減和降低的精度。

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