RC 低通滤波器
电容是电路中最常用的器件之一,电容的特性是通交流阻直流,应用该特性我们可以组成各种电路,最常用的就是滤波电路;
滤波电路分为低通滤波和高通滤波两种。
最简单的滤波器有电阻和电容两种器件组成,RC 滤波器的截止频率计算公式为 \(F(cutoff) = 1/{(2\pi RC)}\)。
一个简单的低通滤波器:
该低通滤波器的截止频率为:1,592hz,下面使用 LTspice 仿真的波形:
1v 1.6KHz
可以看到信号衰减到了 0.7v 左右,1.6KHz 是刚好在滤波器的截止频率,下面我们再用更高和更低的频率来试试看。
1v 5KHz
可以看到 5KHz 是输出信号的幅值只有0.4多一点,衰减的很厉害,可以看到越高的频率衰减的也就越明显。
1v 10KHz
10KHz 时输出信号只有 0.2v 左右。
1v 500Hz
可以看到 500Hz 是的输出信号和输入信号几乎相同,但是还有一定的衰减,可以看到频率越低越容易通过。
1v 100Hz
100Hz 时输出和输入相等
理想低通滤波器
理想的滤波器在截止频率时应该是非常陡峭的,在小于截止频率时,输出信号和输入型号一样;在大于截止频率时输出信号应该为 0。
对于RC
低通滤波器,在小于截止频率的时候,频率响应几乎是平坦的,表示输出和输入信号变化不大;在截止频率的时候,输出信号振幅下降为输入信号振幅的70.7%
(下降29.3%
,也称为3dB
),表示频率响应出现拐点,输出信号对比输入信号开始有明显下降;在大于截止频率的时候,输出信号随着频率增加进一步剧烈下降。
3dB
的衰减,用在单一的电压或者电流指标上,表示下降29.3%
,大约为原来信号的70%
;而用在功率指标上,习惯性表示为下降至原来的一半。这也很好理解,功率=电压×电流,两个3dB
的衰减相乘即为~50%
。