日本黄色一级经典视频|伊人久久精品视频|亚洲黄色色周成人视频九九九|av免费网址黄色小短片|黄色Av无码亚洲成年人|亚洲1区2区3区无码|真人黄片免费观看|无码一级小说欧美日免费三级|日韩中文字幕91在线看|精品久久久无码中文字幕边打电话

當(dāng)前位置：首頁(yè) > > 工程師看海

無(wú)源 RC 低通濾波器教程

時(shí)間：2021-09-24 15:58:52
關(guān)鍵字： 低通濾波器    無(wú)源   
手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]▼關(guān)注公眾號(hào)：工程師看海▼本節(jié)我們一起學(xué)習(xí)無(wú)源RC低通濾波器，以及如何使用它對(duì)特定頻率的信號(hào)進(jìn)行濾波。啥是濾波器濾波器可以對(duì)信號(hào)中的特定頻率的內(nèi)容進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)消除特定頻率后的信號(hào)。您可以通過(guò)使用音樂(lè)播放軟件中的均衡器（Equalizer）工具來(lái)體驗(yàn)濾波效果。下面是一段正...

▼關(guān)注公眾號(hào)：工程師看海▼本節(jié)我們一起學(xué)習(xí)無(wú)源 RC 低通濾波器，以及如何使用它對(duì)特定頻率的信號(hào)進(jìn)行濾波。


啥是濾波器

濾波器可以對(duì)信號(hào)中的特定頻率的內(nèi)容進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)消除特定頻率后的信號(hào)。


您可以通過(guò)使用音樂(lè)播放軟件中的均衡器（Equalizer）工具來(lái)體驗(yàn)濾波效果。


下面是一段正常的未經(jīng)濾波的音樂(lè)：



如果你降低低頻信號(hào)，您將得到一個(gè)高通濾波器。聽(tīng)上去像這樣：




聽(tīng)上去，聲音尖銳了很多，有一些刺耳。




如果你降低高頻并允許低頻不變地通過(guò)，您將得到一個(gè)低通濾波器。聽(tīng)上去像這樣：




可以聽(tīng)到寶儀姐的聲音沙啞了一些。


搭建一個(gè)濾波器

接下來(lái)我們將搭建一個(gè)低通濾波電路。


RC 濾波器由一個(gè)電阻加一個(gè)電容組成，簡(jiǎn)單到令人發(fā)指：




輸入原始信號(hào)，輸出過(guò)濾后的信號(hào)。電路的工作原理是電容兩端的電壓不能突變。當(dāng)你用一個(gè)電阻來(lái)減緩電容的充電速度，你的輸出電壓可能無(wú)法跟上輸入電壓的突然變化。結(jié)果就是高頻信號(hào)被濾除了：




我們使用 10 k 電阻和 10 納法電容來(lái)搭建電路，后面會(huì)看到電路如何影響不同頻率的信號(hào)。




面包板上組裝好的電路如下圖：




下面圖中是低通濾波器的截至頻率計(jì)算公式：




如果我們將 10 k 歐姆和 10 納法 電容帶入上面公式，可以計(jì)算出截至頻率為 1592 赫茲，四舍五入后即為 1600 赫茲：




這個(gè)低通濾波器的截至頻率為 1600 赫茲。這是什么意思？



這意味著信號(hào)頻率低于 1600 赫茲時(shí)，信號(hào)可以無(wú)損地通過(guò)濾波器。如果我們將不同頻率的正弦波輸入到濾波器，可以看到頻率為 45 赫茲 至 200 赫茲時(shí)，輸入和輸出完全相同。峰峰值都是 10 伏左右。




當(dāng)輸入信號(hào)的頻率接近 1600 赫茲時(shí)，輸出信號(hào)的幅度開(kāi)始慢慢減?。?/span>




當(dāng)輸入信號(hào)頻率達(dá)到 1600 赫茲的截至頻率時(shí)，信號(hào)衰減了大約 30%：




截止頻率是濾波效果真正開(kāi)始生效的起點(diǎn)。


值得注意的是當(dāng)輸入信號(hào)頻率接近截至頻率時(shí)，兩個(gè)正弦波不再對(duì)齊。相位之間有一個(gè)位移。那是因?yàn)闉V波器在信號(hào)中引入了小小的延遲。這個(gè)延遲，大多時(shí)候你無(wú)需在意，但有時(shí)候你需要注意它的存在：



現(xiàn)在，讓我們繼續(xù)增加輸入信號(hào)的頻率。頻率為 15 kHz 時(shí)幅度衰減的很厲害。頻率為 50 kHz 時(shí)，幾乎看不出正弦信號(hào)了：



上面的波形動(dòng)圖是低通濾波器概念以及其如何影響輸入信號(hào)幅值的一個(gè)直觀演示。


理想和現(xiàn)實(shí)世界

一個(gè)理想的低通濾波器能夠完全剔除高于截止頻率的所有頻率信號(hào)并且低于截止頻率的信號(hào)可以不受影響地通過(guò)。



現(xiàn)實(shí)世界遠(yuǎn)非如此。下面是一張現(xiàn)實(shí)世界濾波器的伯德圖。在實(shí)際濾波器中，發(fā)生的情況是，對(duì)于低頻信號(hào)，會(huì)得到振幅不變的平坦響應(yīng)。



隨著頻率慢慢接近截至頻率，信號(hào)開(kāi)始衰減：



當(dāng)信號(hào)頻率正好為截至頻率時(shí)信號(hào)幅度衰減了 30% （3dB)，變成了 7 伏：



過(guò)了截至頻率后，信號(hào)頻率每增加10倍，信號(hào)幅度會(huì)衰減 20 分貝。這意味著頻率每增加 10 倍，幅度就會(huì)減少 10 倍。





伯德圖是一個(gè)查看濾波器在各種頻率下的表現(xiàn)的好工具。在我的另一篇教程 LTspice 入門(mén)教程2 中，你可以學(xué)習(xí)如何在 LTspice 中創(chuàng)建它們。


把騾子拉出來(lái)溜溜

我們用我們的低通濾波器來(lái)過(guò)濾一首歌，看看效果如何。



假設(shè)我們想要截至頻率為 150 赫茲。我們可以使用任意的 R 和 C 值來(lái)獲得 150 赫茲的截至頻率。但是一般先選擇電阻的值，再根據(jù)電阻的值確定電容的值。這里我們選擇1 千歐電阻，電阻太小會(huì)造成音樂(lè)衰減的厲害。



我們將新的阻值重新帶入公式，以根據(jù)選定的電阻值計(jì)算所需的電容值。計(jì)算算結(jié)果表明，我們需要的值是 1.06 微法。我們將其四舍五入到 1 微法。



這是在面包板上組裝好的電路



下面這段音樂(lè)是沒(méi)有濾波的：



下面這段是濾波之后的：



可以聽(tīng)到音樂(lè)低沉了很多。



濾波器還可以干其他的事

上面是一個(gè)低通濾波器在音樂(lè)上的應(yīng)用。低通濾波器還有一些其他方面的應(yīng)用。


有時(shí)你會(huì)想用 MCU 的 PWM 方波來(lái)輸出特定電壓值的控制信號(hào)。在一些 ADC （模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的應(yīng)用中，你希望這個(gè)方波輸出的電壓盡可能地平滑。


基于上面的需求，我們?cè)俅文贸錾厦娴挠?jì)算截至頻率的方程，并將截至頻率設(shè)為 1 赫茲。這里我們選擇一個(gè) 100 歐姆的電阻值，以便該濾波器仍然可以為 LED 等有后續(xù)器件供電。你應(yīng)該始終仔細(xì)考慮最適合你的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載的電阻值。



因此，當(dāng) R = 100 歐姆時(shí)，使用上面的方程，可以計(jì)算出電容值為 1592 微法。我們?nèi)?2000 微法的電容值。



下面是在面包上搭好的電路：



好的，現(xiàn)在我們輸入一個(gè) 490 赫茲的 PWM 信號(hào), 平均電壓為 2.4 伏。在濾波器的輸出端，看起來(lái)我們似乎得到了平均電壓為 2.52 伏的直流電：



如果降低輸入 PWM 信號(hào)的占空比，使輸入信號(hào)的平均電壓為 1.42 伏。濾波后，看起來(lái)我們得到了一個(gè)平均電壓為 1.51 伏純直流電。



全文完，如果喜歡，就點(diǎn)個(gè)免費(fèi)的“贊”或者“在看”吧。


點(diǎn)擊下方公眾號(hào)名片可以關(guān)注我們：


---The end---







本站聲明： 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專(zhuān)欄作者，如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字： 驅(qū)動(dòng)電源

在工業(yè)自動(dòng)化蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，工業(yè)電機(jī)作為核心動(dòng)力設(shè)備，其驅(qū)動(dòng)電源的性能直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中，反電動(dòng)勢(shì)抑制與過(guò)流保護(hù)是驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，集成化方案的設(shè)計(jì)成為提升電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能的關(guān)鍵。

關(guān)鍵字： 工業(yè)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電源

LED 驅(qū)動(dòng)電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”，其穩(wěn)定性直接決定了整個(gè)照明設(shè)備的使用壽命。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，LED 驅(qū)動(dòng)電源易損壞的問(wèn)題卻十分常見(jiàn)，不僅增加了維護(hù)成本，還影響了用戶(hù)體驗(yàn)。要解決這一問(wèn)題，需從設(shè)計(jì)、生...

關(guān)鍵字： 驅(qū)動(dòng)電源 照明系統(tǒng) 散熱

根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)電源的公式，電感內(nèi)電流波動(dòng)大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。

關(guān)鍵字： LED 設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電源

電動(dòng)汽車(chē)(EV)作為新能源汽車(chē)的重要代表，正逐漸成為全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)之一是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其性能直接影響到電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能和...

關(guān)鍵字： 電動(dòng)汽車(chē) 新能源 驅(qū)動(dòng)電源

在現(xiàn)代城市建設(shè)中，街道及停車(chē)場(chǎng)照明作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市的公共安全、居民生活質(zhì)量和能源利用效率。隨著科技的進(jìn)步，高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)逐漸取代傳統(tǒng)光源，成為大功率區(qū)域...

關(guān)鍵字： 發(fā)光二極管 驅(qū)動(dòng)電源 LED

LED通用照明設(shè)計(jì)工程師會(huì)遇到許多挑戰(zhàn)，如功率密度、功率因數(shù)校正(PFC)、空間受限和可靠性等。

關(guān)鍵字： LED 驅(qū)動(dòng)電源 功率因數(shù)校正

在LED照明技術(shù)日益普及的今天，LED驅(qū)動(dòng)電源的電磁干擾(EMI)問(wèn)題成為了一個(gè)不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會(huì)影響LED燈具的正常工作，還可能對(duì)周?chē)娮釉O(shè)備造成不利影響，甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此，采取有效的硬件措施來(lái)解決L...

關(guān)鍵字： LED照明技術(shù) 電磁干擾 驅(qū)動(dòng)電源

開(kāi)關(guān)電源具有效率高的特性,而且開(kāi)關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機(jī)重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動(dòng)電源

關(guān)鍵字： LED 驅(qū)動(dòng)電源 開(kāi)關(guān)電源

LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字： LED 隧道燈 驅(qū)動(dòng)電源
關(guān)閉