濾波器可以定義為：它是一種用于重塑,，修改和阻斷所有不需要的頻率的電路,。通常，在低頻（<100 kHz）應用中,，無源濾波器使用電阻和電容組成,。因此它被稱為無源RC濾波器,。同樣,，對于高頻（> 100 kHz）信號，無源濾波器可以設計為電阻 - 電感 - 電容組合,。因此,，這些電路被稱為無源RLC電路。通常使用三種濾波器設計：低通濾波器,，高通濾波器和帶通濾波器本文討論低通濾波器,。

1什么是低通濾波器

低通濾波器（LPF） 的定義是一種用于傳遞低頻信號,，衰減高頻信號的濾波器。低通濾波器的頻率響應主要取決于低通濾波器的設計以下是各型LPF介紹,。

2一階低通濾波器

圖中顯示了一階LPF,，請注意，積分器是LPF的基本構(gòu)建塊,。

一階低通濾波器

低通濾波器傳遞函數(shù)是：輸出與頻率成反比減?。ㄋp）。如果頻率加倍輸出是一半（每增加一倍頻率為-6 dB）,。

3二階低通濾波器

如下圖所示為二階低通濾波器,。

二階低通濾波器

輸出與頻率的平方成反比地減小（衰減）,，如果頻率加倍輸出,。（ - 每增加一倍頻率為12 dB）,。

4采用運算放大器的低通濾波器

運算放大器的反饋環(huán)路可以與濾波器的基本元件結(jié)合使用,，因此，通過使用除電感器之外的所需組件,，可以輕松形成高性能LPF,。

5采用運算放大器的一階有源LPF電路

單極有源低通濾波器如下所示。使用運算放大器的低通濾波器電路在反饋電阻兩端使用電容,。當頻率增加以增強反饋電平,，電容器的無功阻抗下降時，該電路具有更好的效果,。

采用運算放大器的一階低通濾波器

可以通過處理電容的電抗等于電阻的頻率來完成該濾波器的計算,。這可以通過使用以下公式獲得。

其中：Xc是以歐姆為單位的容抗,；

π是標準字母,，其值為3.412；

f是頻率（單位-Hz）,；

C是電容（Units-Farads）,。

通過消除電容器的影響，可以以簡單的方式計算這些電路的帶內(nèi)增益,。

由于這些類型的電路有助于降低高頻增益,，并且為每個倍頻程提供-6 dB的衰減，因此,，這種濾波器被稱為一階或單極低通濾波器,。

6采用運算放大器的二階有源LPT電路

通過使用運算放大器，可以設計具有不同增益水平的寬范圍濾波器以及衰減模型,。

采用運算放大器的二階有源LPF電路

其中：

在選擇值時,，請確保電阻值在10千歐姆至100千歐姆的范圍內(nèi),。

7低通濾波計算器

對于RC 低通濾波器電路，通過計算交叉頻率并繪制相應的圖譜,，其被稱為波特圖,。

例如：如果我們知道電路中電阻和電容的值，則可以使用以下公式計算低通濾波器傳遞函數(shù),。

計算給定電阻的頻率值以及電容值：

LPF波形

8低通濾波器應用

低通濾波器的應用包括：

• 低通濾波器用于電話系統(tǒng),，用于將揚聲器中的音頻頻率轉(zhuǎn)換為帶限語音頻帶信號。
• LPF用于過濾來自電路的高頻信號,，稱為“噪聲”,，當信號通過該濾波器時，大部分高頻信號被消,。
• 圖像處理中的低通濾波器用于增強圖像,。
• 有時這些濾波器由于音頻應用。
• 低通濾波器用于RC電路,，RC電路稱為RC低通濾波器,。
• LPF用作RC電路的積分器。
• 在多速率DSP中,，在執(zhí)行內(nèi)插器時,，LPF用作反成像濾波器。類似地,，當執(zhí)行抽取器時,，該濾波器用作抗混疊濾波器。
• 低通濾波器用于來自人體的醫(yī)療設備的信號,，而使用電極的測試頻率較低,。因此，這些信號可以流過LPF,，以消除一些不需要的環(huán)境聲音,。
• 這些濾波器用于轉(zhuǎn)換占空比幅度以及鎖相環(huán)中的相位檢測。
• LPF在AM無線電中用于二極管檢測器,，以將AM調(diào)制的中頻信號改變?yōu)橐纛l信號,。

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