滤波器分类图形(图示滤波器有哪几种类型)

正弦波和方波（底部）的时域表示。

正弦波和方波（底部）的频域表几种示。什么是滤波器？

滤波器的类型

还可以根据用于实现电路的组件类型对滤波器进行分类。无源滤波器使用电阻器，电容器和电感器，这些组件不具备提图示供放大的能力，因此无源滤波器只能维持或减小输入信号的幅度。另一方面，有源滤波器既可以滤波信号又可以应用增益，因为它包括有源元件，如晶体管或运算放大器。

这种有源低通滤波器基于流行的 Sallen-Key 拓扑结构。

RC 低通滤波器。

重新绘制 RC 低通滤波器，使其看起来像分压器。

该图表示 RC 低通滤波器的频率响应的一般特性。带宽等于 -3 dB 频率。

我们来看一个简单的设计实例。电容值比电阻值更具限制性，因此滤波器我们将从常见的电容值（例如 10 nF）开始，然后我们将使用该公式来确定所需的电阻值。目标是设计一个滤波器，它将保留 5 kHz 音频波形并抑制 500 kHz 噪声波形。我们将尝试 100 kHz 的截止频率，稍后在文章中我们将更仔细地分析此滤波器对两个频率分量的影响。

因此，160电阻与 10 nF 电容相结合，将为我们提供一个非常接近所需频率响应的滤波器。

RC 滤波器使用等效结构，但是我们有一个电容器代替 R 2。首先，我们用电容器的电抗（X C）代替 R 2（在分子中）。

接下来，我们需要计算总阻抗的大小并将其放图示在分母中。因此，我们有电容器的电抗表示与电流的相反量，但与电阻不同，相反量取决于通过电容器的信号频率。因此，我们必须计算特定频率的电抗，我们用于此的等式如下：

在上面的设计实例中，R≈160 且 C =哪 10nF。我们假设 V IN 的幅度是 1 V，这样我们就可图形以简单地从计算中去掉 V IN。首先让我们以正弦波频率计算 V OUT 的幅度：

正弦波的幅度基本不变。这很类型好，因为我们的目的是在抑制噪音的同时保持正弦波。这个结果并不令人惊讶，因为我们选择的截止频率（100 kHz）远高于正弦波频率（5 kHz）。

噪声幅度仅为其原始值的约 20％。

频率响应图形图的一个例子。

二阶低通滤波器

虽然这种拓扑肯定会产生二阶响应，但它没有被广泛使用 - 正如我们将在下一节中看到的那样，频率响应通常不如二阶有源滤波器或二阶 RLC 滤波器。

二阶 RC 低通滤波器的基本限制是设计滤波器人员无法通过调整滤波器的 Q 因子来微调从通带到阻带的转换;类型 此参数表示频率响应的阻尼程度。如果级联两个相同的 RC 低通滤波器，则整体传递函数对应于二阶响应，但 Q 因子始终为 0.5。当 Q = 0.5 时，滤波器处于过阻尼的边界，这导致在过渡区域中“下垂”的频率响应。二阶有源滤波器和二阶谐振滤波器没有这个限制; 设计人员可以控制 Q 因子，从而微调过渡区域的频率响应。

小结

所有电信号都包含所需频率分量和不需要的频率分量的混合。不期望的频率分量通常由噪声和干扰引起，并且在某些情况下它们将对有系统的性能产生负面影响。

滤波器是以不同方式对信号频谱的不同部分作出反应的电路。低通滤波器旨在传有递低频分量并阻止高频分量。

低通滤波器哪的截止频率表示滤波器从低衰减转变为显着衰减的频率区域。

RC 低通滤波器的输出电压可以通过将电路视为由（频率无关）电阻和（频率相关）电抗组成的分压器来计算。

幅度（以 dB 为单位，在垂直几种轴上）与对数频率（以赫兹为单位，在水平轴分类上）的曲线图是检查滤波器理论行为的方分类便有效的方法，你还可以使用相位与对数频率的关系图来确定将应用于输入信号的相移量。

二阶滤波器提供更陡峭的滚降; 当信号不能在所需频率分量和不需要的频率分量之间提供宽带分离时，这种二阶响应是有用的。

你可以通过构建两个相同的一阶 RC 低通滤波器，然后将一个输出连接到另一个的输入来创建二阶 RC 低通滤波器，整体 -3 dB 频率将低于预期。