億金資深技術(shù)工程介紹多種濾波器的原理以及計(jì)算

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-09-12 09:16:16【大中小】

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億金電子不僅是石英貼片晶振,陶瓷諧振器方面的知名供應(yīng)商,同樣為濾波器使用領(lǐng)域的客戶提供了豐富的產(chǎn)品,在頻率元件方面占有一定位置.以下文章是億金資深技術(shù)工程介紹多種濾波器的原理以及計(jì)算.

RC陷波濾波器(TwinT)

雙T陷波濾波器可用于阻止不需要的頻率,或者如果作為帶通濾波器放置在運(yùn)算放大器周圍.陷波頻率出現(xiàn)在容抗等于電阻(Xc=R)的地方,如果值接近,則衰減可能非常高,并且陷波頻率幾乎被消除.濾波器的插入損耗取決于連接到輸出的負(fù)載,因此電阻應(yīng)該比負(fù)載低得多,以實(shí)現(xiàn)最小的損耗.在音頻頻率下,濾波器可以通過衰減中頻范圍來充當(dāng)?shù)鸵艉透咭粼鰪?qiáng)電路.使用1.5K電阻和0.1uF電容,-10dB的帶阻約為500Hz至2Khz.可以使用0.5R值稍微調(diào)整響應(yīng)的深度和寬度,并在C值上添加一些電阻.

二階運(yùn)算放大器濾波器

下圖說明了將運(yùn)算放大器用作有源二階濾波器.示出了三個(gè)二階濾波器,低通,高通和帶通.這些濾波器中的每一個(gè)將以每倍頻程12dB的速率衰減其通帶之外的頻率,或者對(duì)于頻率的每個(gè)倍頻程增加或減小1/4的電壓幅度來衰減通帶以外的頻率.

一階低通或高通截止頻率(-3dB點(diǎn))=1/(2pi*R*C)

二階低通或高通截止頻率(-3dB點(diǎn))=1/2pi(R1*R2*C1*C2)^.5

200Hz截止頻率的示例-R1=R2=7.95K,C1=C2=0.1uF

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單運(yùn)放帶通濾波器

帶通濾波器通過一系列頻率,同時(shí)抑制通帶上限和下限之外的頻率.要通過的頻率范圍稱為通帶,并從低于中心頻率的點(diǎn)延伸到高于中心頻率的點(diǎn),其中輸出電壓下降到中心頻率處輸出電壓的約70％.這兩個(gè)點(diǎn)在中心頻率的上方和下方不等間隔,但如果在對(duì)數(shù)圖上繪制,則看起來等間隔.從較低點(diǎn)到中心的百分比變化將與從中心到較高點(diǎn)的百分比變化相同,但不是絕對(duì)量.這類似于音樂鍵盤,其中每個(gè)鍵通過相同的頻率百分比變化與下一個(gè)鍵分開,但不是絕對(duì)量.濾波器帶寬(BW)是上通帶頻率和下通帶頻率之間的差.關(guān)于通帶的上,下和中心頻率的公式是：

中心頻率=(較低頻率*較高頻率)的平方根

質(zhì)量因子或濾波器的Q值是上下頻率點(diǎn)之間距離的度量,并定義為(中心頻率/BW),以便當(dāng)通帶在相同的中心頻率附近變窄時(shí),Q因子變得更高.品質(zhì)因數(shù)表示濾波器的清晰度,或者當(dāng)輸入頻率在第一個(gè)八度音階期間遠(yuǎn)離中心頻率時(shí)幅度下降的速率.當(dāng)頻率遠(yuǎn)離中心頻率超過一個(gè)倍頻程時(shí),無論Q值如何,每個(gè)八度音程都會(huì)接近6dB.單個(gè)八度音程從中心頻率變化的不同Q值的近似滾降率為：

Q=1=6dB

Q=5=18dB

Q=10=24dB

Q=50=40dB

對(duì)于具有相同值的兩個(gè)電容器的單個(gè)運(yùn)算放大器帶通濾波器,Q因子必須大于增益的一半的平方根,因此增益98將需要Q因子為7或更大.

下面的示例顯示了1700Hz帶通濾波器,Q值為8,中心頻率(1700Hz)增益為65.可以使用以下三個(gè)公式計(jì)算濾波器的電阻值.對(duì)于公式起作用,兩個(gè)電容值必須相同,并且選擇為0.01uF,這是在音頻頻率下可用的常用值.在“WhistleOn/WhistleOff”繼電器切換電路中使用相同的濾波器.