2022-02-26 10:50:05|已瀏覽：5009次
什么是濾波器？
各種傳感器信號多多少少會攜帶一些噪聲信號，那么通過濾波器就能夠更好的降低和去除噪聲，還原真實有用信號。
濾波器是一個電路，其去除或“過濾掉”頻率分量的特定范圍。換句話說，它將信號的頻譜分離為將要通過的頻率分量和將被阻隔的頻率分量。
如果您對頻域分析沒有太多經驗，您可能仍然不確定這些頻率成分是什么，以及它們如何在不能同時具有多個電壓值的信號中共存。讓我們看一個有助于澄清這個概念的簡短例子。 假設我們有一個由完美的5kHz正弦波組成的音頻信號。我們知道時域中的正弦波是什么樣的，在頻域中我們只能看到5kHz的頻率“尖峰”。現在讓我們假設我們激活一個500kHz振蕩器，將高頻噪聲引入音頻信號。
在示波器上看到的信號仍然只是一個電壓序列，每個時刻有一個值，但信號看起來會有所不同，因為它的時域變化現在必須反映5kHz正弦波和高頻噪音波動。
然而，在頻域中，正弦波和噪聲是在一個信號中同時存在的單獨的頻率分量。正弦波和噪聲占據了信號頻域表示的不同部分，這意味著我們可以通過將信號引導通過低頻并阻擋高頻的電路來濾除噪聲。濾波器的類型
濾波器可以放在與濾波器頻率響應的一般特征相對應的廣泛類別中。如果濾波器通過低頻并阻止高頻，則稱為低通濾波器；如果它阻擋低頻并通過高頻，它就是一個高通濾波器。還有帶通濾波器，其僅通過相對窄的頻率范圍，以及帶阻濾波器，其僅阻擋相對窄的頻率范圍。
還可以根據用于實現電路的組件類型對濾波器進行分類。無源濾波器使用電阻器，電容器和電感器，這些組件不具備提供放大的能力，因此無源濾波器只能維持或減小輸入信號的幅度。另一方面，有源濾波器既可以濾波信號又可以應用增益，因為它包括有源元件，如晶體管或運算放大器。
RC低通濾波器
為了創建無源低通濾波器，我們需要將電阻元件與電抗元件組合在一起。換句話說，我們需要一個由電阻器和電容器或電感器組成的電路。從理論上講，電阻—電感（RL）低通拓撲在濾波能力方面與電阻—電容（RC）低通拓撲相當。但實際上，電阻—電容方案更為常見，因此本文的其余部分將重點介紹RC低通濾波器。當輸入信號的頻率低時，電容器的阻抗相對于電阻器的阻抗高；因此，大部分輸入電壓在電容器上（和負載兩端，與電容器并聯）下降。當輸入頻率較高時，電容器的阻抗相對于電阻器的阻抗較低，這意味著電阻器上的電壓降低，并且較少的電壓傳輸到負載。因此，低頻通過并且高頻被阻擋。 RC低通功能的這種定性解釋是重要的第一步，但是當我們需要實際設計電路時它并不是很有用，因為術語“高頻”和“低頻”非常模糊。工程師需要創建通過并阻止特定頻率的電路。例如，在上述音頻系統中，我們希望保留5kHz信號并抑制500kHz信號。這意味著我們需要一個濾波器，從5kHz到500kHz之間的傳遞過渡到阻塞。當您查看RC濾波器的頻率響應圖時，您會注意到術語“截止頻率”不是很準確。信號光譜被“切割”成兩半的圖像，其中一個被保留而其中一個被丟棄，不適用，因為隨著頻率從截止點下方移動到截止值以上，衰減逐漸增加。
RC低通濾波器的截止頻率實際上是輸入信號幅度降低3dB的頻率（選擇該值是因為幅度降低3dB對應于功率降低50％）。因此，截止頻率也稱為-3dB頻率，實際上該名稱更準確且信息量更大。
總結
所有電信號都混合了所需頻率分量和不需要的頻率分量。不需要的頻率分量通常由噪聲和干擾引起，并且在某些情況下會對系統的性能產生負面影響。
濾波器是以不同方式對信號頻譜的不同部分作出反應的電路。低通濾波器旨在讓低頻分量通過，同時阻止高頻分量。
低通濾波器的截止頻率表示濾波器從低衰減變為顯著衰減的頻率區域。注：尊重原創文章,轉載請注明出處和鏈接 http://m.dedgn.cn/news-id-23644.html 違者必究！部分文章來源于網絡由培訓無憂網編輯部人員整理發布,內容真實性請自行核實或聯系我們，了解更多相關資訊請關注嵌入式開發頻道查看更多，了解相關專業課程信息您可在線咨詢也可免費申請試課。關注官方微信了解更多：150 3333 6050
