電子電路設(shè)計中,常用的濾波器分為高通濾波器、低通濾波器、帶阻濾波器、帶通濾波器,而這四種濾波器又統(tǒng)稱為有源濾波器。下面單獨談一下這個低通濾波器的工作原理與運用。
低通濾波器特性:允許低頻信號通過,將高頻信號衰減。當信號處于低頻段的時候幅頻特性如下圖所示:
低通濾波器的原理解釋完之后,再看下面的積分電路:
上圖是簡化電路之后的一個無源積分電路,簡單分析這個積分電路,假設(shè)要求它的時間常數(shù)T 需要大于它的信號脈沖寬度,而由于T=RC,所以這個電路工作原理就是:
假設(shè)輸入信號為矩形脈沖波(也可以是正弦波),當?shù)谝粋€脈沖波出現(xiàn)時,輸入端產(chǎn)生一個電流,通過對R3 和C41 進行充電(電容兩端的電壓是不會突變的),這個時候,電容C41 上的電壓慢慢增加,當脈沖過去之后,輸入端的信號UIN 就會為0(電容兩端電壓不會突變),所以時間常數(shù)T 會比較大,相對地,它的放電就會變得很緩慢。
慢慢地,第二個脈沖又過來了,在這時,由于之前的電還是沒有放掉,就可以知道,當輸入脈沖波越密集,我們的UOUT 就會越大。
總結(jié)一下來說,所謂的積分電路就是獲取輸入信號UIN 的平均值形成的電路,換句話說也可以是低通濾波器電路??偨Y(jié)原理就是對低頻段的信號進行采集采樣,通過后面的電容存儲,最后進行獲取輸入電流的平均值。下圖可以形象描述:
在弄清楚積分電路之后,再看低頻濾波器電路就會一目了然,下面是小編繪制的兩個低頻濾波器電路:一階低通濾波器、二階低通濾波器。
從圖中,我們可以看到,兩個濾波器都是由集成運放和無源低通濾波器組成(積分電路),而濾波器中反饋則是為了使運放工作在線性區(qū)域里面。分析這個一階低通濾波器電路:
同比例運算電路(電壓并聯(lián)負反饋)由公式AuP=(R4/R12)+1 計算放大倍數(shù)。
W=2πf=2π/t 計算角頻率。
電阻和電容屬于串聯(lián)諧振,串聯(lián)諧振頻率就為:f0=1/(2πR13C42)。
由于PC 串聯(lián)是只能用在交流回路上面進行分析的,而RC 并聯(lián)就可以用在交流和直流上。
平時電路設(shè)計中,常用的濾波器都是二階和多階,通過很多次的驗證,都表明對于一階濾波電路的濾波效果遠遠不如二階濾波器電路效果,可以觀察上面二階濾波器原理圖,有顆C47 電容,它的作用是充當了一個正反饋的形式來改善截至頻率附近的幅頻效果。
今天的分享就到這里啦,EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動化的發(fā)展,提升資源利用率,更多產(chǎn)品更多資料,感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)和企業(yè)公眾號(微信號:cdebyte)進行了解,也可以直接撥打400電話咨詢技術(shù)專員!
相關(guān)閱讀:
3、什么是RC濾波器?LPF濾波電路頻率公式推導(dǎo)計算實例
4、什么是SAW濾波器?SAW濾波器工作原理及應(yīng)用詳解