在测试系统中,常用RC滤波器。因为在这一领域中,信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简单,抗干扰性强,有较好的低频性能,并且选用标准的阻容元件易得,所以在工程测试的领域中最经常用到的滤波器是RC滤波器。
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一、一阶RC低通滤波器
RC低通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示。
设滤波器的输入电压为ex输出电压为ey,电路的微分方程为:
这是一个典型的一阶系统。令 =RC,称为时间常数,对上式取拉氏变换,有:
或
其幅频、相频特性公式为:
分析可知,当f很小时,A(f)=1,信号不受衰减的通过;当f很大时,A(f)=0,信号完全被阻挡,不能通过。
二、一阶RC高通滤波器
RC高通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示。
设滤波器的输入电压为ex输出电压为ey,电路的微分方程为:
同理,令 =RC,对上式取拉氏变换,有:
或
其幅频、相频特性公式为:
分析可知,当f很小时,A(f)=0,信号完全被阻挡,不能通过;当f很大时,A(f)=1信号不受衰减的通过.
三、RC带通滤波器
带通滤波器可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联,其电路及其幅频、相频特性如下图所示。
其幅频、相频特性公式为:H(s) = H1(s) * H2(s)
式中H1(s)为高通滤波器的传递函数,H2(s)为低通滤波器的传递函数。有:
这时极低和极高的频率成分都完全被阻挡,不能通过;只有位于频率通带内的信号频率成分能通过。
须要注意,当高、低通两级串联时,应消除两级耦合时的相互影响,因为后一级成为前一级的“负载”,而前一级又是后一级的信号源内阻.实际上两级间常用射极输出器或者用运算放大器进行隔离.所以实际的带通滤波器常常是有源的.有源滤波器由RC调谐网络和运算放大器组成.运算放大器既可作为级间隔离作用,又可起信号幅值的放大作用
在基本的RC滤波电路中:C做输出端就是低通滤波器,R做输出就是高通滤波器
基本原理是,当电容和电阻串联时,
若电源为直流电(f=0 ),由于电容的隔直作用,故只有电容两端有电压,而电阻两端的电压为0,
若电源为交流电(f>0 ),电容导通,频率越高导通阻抗越小,因而高通,
考虑一个连续的过程,
当电源频率由0变大时,电容两端电压由大变小,因而低通,
而在高通电路中,电阻两端的电压由0慢慢变大,因而高通。
扩展资料:
高通滤波器,又称低截止滤波器、低阻滤波器,允许高于某一截频的频率通过,而大大衰减较低频率的一种滤波器 。它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰。
(1)按照所采用的器件不同分类有源高通滤波器、无源高通滤波器。
无源高通滤波器: 仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器,它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。
这类滤波器的优点是:电路比较简单,不需要直流电源供电,可靠性高;缺点是:通带内的信号有能量损耗,负载效应比较明显,使用电感元件时容易引起电磁感应,当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大,在低频域不适用。
有源高通滤波器:由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器)组成。这类滤波器的优点是:通带内的信号不仅没有能量损耗,而且还可以放大,负载效应不明显,多级相联时相互影响很小,利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器。
并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件);缺点是:通带范围受有源器件(如集成运算放大器)的带宽限制,需要直流电源供电,可靠性不如无源滤波器高,在高压、高频、大功率的场合不适用。
(2)按照滤波器的数学特性分为一阶高通滤波器、二阶高通滤波器等。
以上两种分类方法相互独立。有源高通滤波器更为常见,如一阶有源高通滤波器、二阶有源高通滤波器等。
参考资料:
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希望本篇文章《RC无源滤波电路及其工作原理》能对你有所帮助!
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本文概览:在测试系统中,常用RC滤波器。因为在这一领域中,信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简单,抗干扰性强,有较好的低频性能,并且选用标准的阻容元件易得,所以在工程测试的领域中最经...