2022-02-26 10:50:05|已瀏覽：3106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(jīng)驗，您可能仍然不確定這些頻率成分是什么，以及它們?nèi)绾卧诓荒芡瑫r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(shè)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”�，F(xiàn)在讓我們假設(shè)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(xiàn)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(jù)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(dǎo)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(yīng)的一般特征相對應(yīng)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(jù)用于實現(xiàn)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(yīng)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(chuàng)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(lián)）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?shù)截撦d。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(shè)計電路時它并不是很有用，因為術(shù)語“高頻”和“低頻”非常模糊。工程師需要創(chuàng)建通過并阻止特定頻率的電路。例如，在上述音頻系統(tǒng)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(yīng)圖時，您會注意到術(shù)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(yīng)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(jié)
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(tǒng)的性能產(chǎn)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(yīng)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?yōu)轱@著衰減的頻率區(qū)域。注：尊重原創(chuàng)文章,轉(zhuǎn)載請注明出處和鏈接 http://m.universityresearchassociates.com/news-id-23644.html 違者必究！部分文章來源于網(wǎng)絡(luò)由培訓(xùn)無憂網(wǎng)編輯部人員整理發(fā)布,內(nèi)容真實性請自行核實或聯(lián)系我們，了解更多相關(guān)資訊請關(guān)注嵌入式開發(fā)頻道查看更多，了解相關(guān)專業(yè)課程信息您可在線咨詢也可免費申請試課。關(guān)注官方微信了解更多：150 3333 6050
