低通滤波电路(简单二阶低通滤波电路)

海潮机械 2022-12-14 04:09 编辑:admin 117阅读

1. 简单二阶低通滤波电路

高通滤波器和低通滤波器区别是高通滤波器是允许信号中的高频或者交流分量通过,抑制低频或者直流分量的滤波器。而低通滤波器是允许信号中的低频或者直流分量通过,抑制高频分量或者干扰和噪音的滤波器。因此总体来讲就是低通滤波器是保留小于截止频率信号的,而高通的滤波器则是保留大于截止频率信号的。

高通滤波器:

高通滤波器其实就是一种让某一个频率以上的信号分量通过,但是对于该频率之下的信号分量不允许通过并且大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。

1、分类:

(1)高通滤波器按照所采用的器件不同还可以分为有源的高通滤波器和无源的高通滤波器两种。

1)无源的高通滤波器

其中无源的高通滤波器是利用电容和电感元件的电抗随着频率的变化而变化的原理研发的。这种滤波器的优点是电路简单,不需要直流电源的供电,可靠性高,而缺点是通带内的信号存在能量消耗问题,负载效应比较明显,使用电感元件的时候很容易引起电磁感应,所以与低频领域不适用。

2)有源的高通滤波器

有源的高通滤波器是由无源元件与有源器件构成的。这类滤波器的优点是通带内的信号不仅不存在能量消耗问题,而且还可以放大,负载效应不明显,多级相联时相互影响较小,利用级联的简单方式更容易构成高阶滤波器,而且滤波器的体积较小,重量轻,无需磁屏蔽,缺点也是存在的,就是通带的范围受到有源器件的带宽限制,需要直流供电才可以,可靠性不如无源的高通滤波器,在高压、高频以及大功率的场合中并不适用。

(2)另外,还可以按照滤波器的数学特性进行分类,分为一阶高通滤波器、二阶高通滤波器两种。

低通滤波器:

低通滤波器(Low-pass filter)是容许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。

1、特点

低损耗高抑制;分割点准确;双铜管保护;频蔽好防水功能强。

2、用途

产品用途广泛,使用于很多通讯系统,如 CATV EOC 等系统。并能有效的除掉通频带以外的信号和多余的频段、频率的干扰。

2. 二阶低通滤波电路图

R1和C,就是竖的那个,构成一个低通滤波器,另外一个C和R2构成一个高通滤波器,先是低通,把高于F1的频率过滤,然后是高通,把低于F2的过滤,这样,就得到了一个从F2到F1的带通滤波器了。

如果,你把,这两个滤波器的位置调换,它就会成一个带阻滤波器了。

至于R3,它是一个正反馈的电阻,你可以认为,运放的输出就已经是你想要的信号了,就是通频带之内的频率了,再把这个信号正反馈回来,送到输入端再放大,再放大的信号也是“有用”的信号。

这样的话,在通频带内的信号的增益就比较大了,明白了没有。

R4和R5是调节电路的增益的,但它应该是会影响到电路的Q值的

3. 二阶低通滤波器电路设计

低通滤波器带宽和截止频率的关系

  带宽B一般用来截至频率f=ωH/2π来定义,B=1/f=2π/ωH

  但是对于滤波器在负频域的部分是不能忽视的,它直接影响到信号负频率部分。

  实际应用中,对于信号的负频率部分,需要经过希尔伯特变换器,剔除负频率部分,这样可以在信号调制后有效节约带宽。

  低通滤波器带宽就等于截止频率,高通滤波器一般很少说带宽,只说截止频率。带通滤波器带宽和截止频率才有明显区别

  二阶低通滤波器截止频率公式为fc=1/(2*pi*(R1*R2*C1*C2)^.5)

4. 简单二阶低通滤波电路定型分析

高通滤波器和低通滤波器的区别:

高通滤波器和低通滤波器区别是高通滤波器是允许信号中的高频或者交流分量通过,抑制低频或者直流分量的滤波器。而低通滤波器是允许信号中的低频或者直流分量通过,抑制高频分量或者干扰和噪音的滤波器。因此总体来讲就是低通滤波器是保留小于截止频率信号的,而高通的滤波器则是保留大于截止频率信号的。

高通滤波器:

高通滤波器其实就是一种让某一个频率以上的信号分量通过,但是对于该频率之下的信号分量不允许通过并且大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。

1、分类:

(1)高通滤波器按照所采用的器件不同还可以分为有源的高通滤波器和无源的高通滤波器两种。

1)无源的高通滤波器

其中无源的高通滤波器是利用电容和电感元件的电抗随着频率的变化而变化的原理研发的。这种滤波器的优点是电路简单,不需要直流电源的供电,可靠性高,而缺点是通带内的信号存在能量消耗问题,负载效应比较明显,使用电感元件的时候很容易引起电磁感应,所以与低频领域不适用。

2)有源的高通滤波器

有源的高通滤波器是由无源元件与有源器件构成的。这类滤波器的优点是通带内的信号不仅不存在能量消耗问题,而且还可以放大,负载效应不明显,多级相联时相互影响较小,利用级联的简单方式更容易构成高阶滤波器,而且滤波器的体积较小,重量轻,无需磁屏蔽,缺点也是存在的,就是通带的范围受到有源器件的带宽限制,需要直流供电才可以,可靠性不如无源的高通滤波器,在高压、高频以及大功率的场合中并不适用。

(2)另外,还可以按照滤波器的数学特性进行分类,分为一阶高通滤波器、二阶高通滤波器两种。

低通滤波器:

低通滤波器(Low-pass filter)是容许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。

1、特点

低损耗高抑制;分割点准确;双铜管保护;频蔽好防水功能强。

2、用途

产品用途广泛,使用于很多通讯系统,如 CATV EOC 等系统。并能有效的除掉通频带以外的信号和多余的频段、频率的干扰。

5. 二阶低通滤波电路原理

并非所有的有源二阶低通滤波器都如此。

压控二阶有源低通滤波器符合您描述的特点。

二阶有源压控低通滤波器的传递函数为:

Au(s)=Aup/(1+(3-Aup)sCR+(sCR)^2)

当Aup>=3时,传递函数有极点出现在复平面的右半平面,系统为不稳定系统。

直观的理解,当Aup>=3,必然存在至少一个频率,使Au为无穷大,系统不稳定。

6. 简单二阶低通滤波器

信号频率太低被高通滤波器阻挡,频率太高被低通滤波器阻挡,只有中间一段频带才能同时通过两个滤波器送到输出端,就形成了带通。

二阶(两极)有源滤波器,无论是低通还是高通,在电子设备中都很重要,因为我们可以使用它们设计更高阶的滤波器,具有非常陡峭的滚降和级联一阶和二阶滤波器,具有 n th 订单值的模拟滤波器,o dd甚至可以在合理范围内构造到任何值。

7. 二阶低通滤波电路设计

一般取R1=R2=R C1=C2=C; Q=SQRT(R1/R2),如果是0.707,即为巴特沃斯滤波器(常用) 截止频率f=1/2PIRC. 放大增益=1+R3/R4,要注意的是R1+R2=R3//R4

8. 二阶低通有源滤波电路的特性

R1、C1和R2、C2是构成了带通滤波器,但这是无源的滤波器,信号会损失的,这叫插入损耗,滤波器的传输特性也会随后面负载的不同而变化,运放就是补偿这个损耗的,而且有了运放的隔离传输特性就不随负载变化,也可根据要求调节增益。

9. 简单二阶低通滤波电路的功能

如果低通滤波器的带宽是2k Hz,截止频率2khz;   带宽B一般用来截至频率f=ωH/2π来定义,B=1/f=2π/ωH   但是对于滤波器在负频域的部分是不能忽视的,它直接影响到信号负频率部分。   实际应用中,对于信号的负频率部分,需要经过希尔伯特变换器,剔除负频率部分,这样可以在信号调制后有效节约带宽。

10. 二阶低通滤波电路的作用

在动态信号的数据采集过程中,为了防止高于采祥频率一半的信号产生混叠而造成的误差,抗混叠滤波器是不可少的一般情况下,抗混叠滤波器是低通滤波器,对抗混叠滤波器,其实现难低通滤波环节 低通滤波环节用于滤除信号中的高频分量。信号采集过程中不可避免地会有高频干扰信号混杂在有用信号当中。为了使这些信号的频率满足奈奎斯特采样定理所规定的范围,除去采集的一些不确定信号对有用信号造成的干扰,并最大程度地抑制或消除混叠现象对数据采集的影响,就需要先利用这个低通滤波器对无用信号进行衰减和滤除。抗混叠滤波器除了对无用信号的衰减和滤除,还可以为ADC转换产生的瞬态能量提供缓冲。

抗混叠滤波器可以采用无源的低通滤波器,最简单的是一阶RC低通滤波器。或者采用运算放大器加RC网络组成有源滤波器。如果选用二阶低通滤波器,可以使用运算放大器加RC网络组成有源滤波器。如果选用高阶低通滤波器。可以选用低通滤波器集成电路。无源滤波器设计简单,易于掌握,但这种滤波器的实测滤波特性与理论上的预定特性差别较大,在通带内又不能取得良好的阻抗匹配,很难满足对滤波特性精度高的要求:有源滤波器是以网络综合理论为基础的分析方法,它先找出与理想滤波特性相近似的网络函数,然后根据综合方法实现该网络函数,由这种方法设计出来的滤波器实测的滤波特性与理论预定特性十分接近,适合高精度滤波器的设计要求。但是若选用有源滤波器,需要考虑很多问题。比如设计滤波器时要考虑元件参数是否会对前后电路造成影响。设计低通环节要注意滤波器的主要特性指标,如特性频率、带宽、增益与衰减、阻尼系数与品质因数等。