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RC滤波器截止频率:【公式推导】

时间:2024-11-11 21:18:27浏览次数:3  
标签:滤波器 电容 RC 截止频率 低通滤波器 低频

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1:RC滤波器

2:截止频率

3:截止频率公式推导


电子领域的滤波器,可以“过滤掉”我们不需要的某个频率的波形。按内部是否有电源和有源器件,可以分为:

有源滤波器:一般由集成运放和RC网络组成,由电源向集成运放提供能量。除了滤除波形以外,还能够放大特定频率的波形。
无源滤波器:一般由电容、电感、电阻等无源元件构成,不具备波形放大能力,只能维持或减小输入信号的幅度。

也可以按幅频特性:

低通滤波器(Low Pass Filter) :通低频阻高频
高通滤波器(High Pass Filter) :通高频阻低频
带通滤波器(Band Pass Filter) :通中频阻高、低频
带阻滤波器(Band Elimination Filter) :通高、低频阻中频

本文我们就来聊聊无源RC高低通滤波器

1:RC滤波器

使用电阻和电容可以组成无源低通滤波器与无源高通滤波器。如下图

将电阻串联在信号路径中,将电容与负载并联,就可以形成低通滤波器。低通滤波器用电容将高频信号接到“地”上,来滤除高频信号;高通滤波器用电容自身“通高频阻低频”的特性,滤除低频信号。我们本节主要讨论低通滤波器

2:截止频率

随着频率的增加,低通滤波器对信号的阻碍作用越来越明显。但是低频与高频之间没有明显的界限。如何定义滤波器开始阻塞信号的频率呢?实际应用的时候,常用到截止频率fc

截止频率定义:

输入信号功率降低3dB的频率

因此,截止频率也称为-3 dB频率。在截止频率时,输出电压幅值变为原来的0.707(1/√2)倍。由于功率跟电压的平方成正比,所以功率变为原来的1/2

3:截止频率公式推导

截止频率可以由分压公式推导出来。不难看出下图左侧的电压关系:

然后用电容替换R2,电容的容抗表示为Xc,变成上图右侧的情况。根据电容的自身特点,容抗可以计算出来: 

电阻与电容串联的总阻抗为:

假设在频率为fc的时候,Vout值变为Vin的0.707(1/√2)倍:

求解上式可得截止频率的计算公式:

 

标签:滤波器,电容,RC,截止频率,低通滤波器,低频
From: https://blog.csdn.net/weixin_66299220/article/details/143695380

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