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文档简介
WordRC低通滤波器和RC高通滤波器的工作原理RC低通(滤波器)
理解低通滤波器其实很简单,在一个频率下把(电容)看作是一个电阻,那把R和C就看作是串联,那么VOUT就是分压点。
我们想要滤掉某个频率,就让电容在这个频率容抗很小,分压就会很小。如果比这个频率高,那么根据容抗公式可知,容抗会越小,分得的电压就越小,同理频率越低分得的电压就越高,也就是频率低的可以更多的通过,频率(高通)过的量少,所以该电路叫低通滤波器。
我们在书本上可以知道该电路有一个截止频率f=1/2πRC,通过这个截止频率就可以计算得到一个合适的RC组合。那么这个公式怎么来的呢?其实是通过传递函数得到幅频特性然后推出来。上图的传递函数为:
G(S)=1/(RCS+1)
从而得到它的幅频特性为:
A(ω)=1/(RCωj+1)
他的模为:
|A(ω)|=1/√([RCω]^2+1)
我们知道截止频率是指在幅度被衰减3dB时的频率点,也就0.707倍:
1/√([RCω]^2+1)=1/√2
所以
[RCω]^2+1=2
化简得
ω=1/RC
ω=2πf,那么截止频率的公式不就出来了。
我们在设计这种电路的时候,我们是知道截止频率的,直接上的公式来套,发现并不能滤得很好,那是因为这个频率时针对正弦波也就是针对基波进行叙述的,如果是滤除方波或者其他波上的干扰(信号)记得保留有用信号的主要谐波成分,要不然有用信号都会被滤掉。所以我们在给方波信号滤除噪声时,截止频率点要取方波频率的3-5倍。
取得f这个频率点的RC组合很多,但是并不是每种组合都是对的,这里涉及到了阻抗匹配的问题,要尽量满足RC的阻抗大于信号源发内阻,要远小于负载阻抗,这样才能保证信号衰减少一些。
RC高通滤波器
通过电路结构就可以发现,它与低通滤波器是反的,考虑的点从电容变成了电阻。(工作原理)还是可以按串联反压的方式去理解。
相比低通滤波器结构变了,传递函数也变量,但是我们在书本上看到高通的截止频率还是f=1/2πRC,这个是为什么呢?接下来我们推导一下就知道了。
它的传递函数为:
G(S)=1/(1/RCS+1)
它的幅频特性为:
A(ω)=1/(1/RCωj+1)
它的模为:
|A(ω)|=1/√(1/[RCω]^2+1)
幅度被衰3dB,得:
1/√([RCω]^2+1)=1/√2
所以
[RCω]^2+1=2
则
ω=1/RC
可以发现他确实跟低通滤波器的截止频率一样,所以
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