低通濾波器是指車載功放中能夠讓低頻信號通過而不讓中、高頻信號通過的電路,其作用是濾去音頻信號中的中音和高音成分,增強低音成分以驅動揚聲器的低音單元。由于車載功放大部分都是全頻段功放,通常采用AB 類放大設計,功率損耗比較大,所以濾除低頻段的信號,只推動中高頻揚聲器是節省功率、保證音質的最佳選擇。此外高通濾波器常常和低通濾波器成對出現,不論哪一種,都是為了把一定的聲音頻率送到應該去的單元。
特點:低損耗高抑制;分割點準確;雙銅管保護;頻蔽好防水功能強。
用途:產品用途廣泛,使用于很多通訊系統,如 CATV EOC 等系統。并能有效的除掉通頻帶以外的信號和多余的頻段、頻率的干擾。
如下圖所示為10MHz低通濾波器。
此低通濾波器利用帶寬高達100MHz的高速電流反饋集成運放0PA603組成二階巴特沃思低通濾波器灘圖中R1=R2=159Ω ,C1=C2=100pF,其截止頻率為fc=1/2πR1C1=10MHz,其零頻增益為G0=1+Rf/R=1.6.
截止頻率
當保持輸入信號的幅度不變,改變頻率使輸出信號降至最大值的0.707倍,即用頻響特性來表述即為-3dB點處即為截止頻率,它是用來說明頻率特性指標的一個特殊頻率。
截止頻率算法:利用系統函數的模來表示電路的放大倍數,由于20lgA(ω)=-3dB,解得A(ω)=10^-0.15=0.707945784≈1/√2,又因為A(ω)=|H(jω)|,則|H(jω)|^2=1/2在高頻端和低頻端各有一個截止頻率,分別稱為上截止頻率和下截止頻率。兩個截止頻率之間的頻率范圍稱為通頻帶。
開環截止頻率與閉環截止頻率的關系
開環截止頻率也稱為剪切頻率,是開環幅頻特性中,幅頻特性曲線穿越0dB線的頻率,記為ωc;閉環截止頻率也稱為帶寬頻率,是指當閉環幅頻特性下降到頻率為零時的分貝值以下3dB時,對應的頻率,記作ωb。
開環截止頻率與閉環截止頻率具有同向性。開環截止頻率與閉環截止頻率是兩個完成不同的物理量,分別用于描述開環系統和閉環系統的幅頻特性,但它們之間又存在一定的相關性,即:開閉截止頻率與其單位負反饋的閉環截止頻率是同向增大的。且具有如下關系:ωb》ωc。
由于閉環截止頻率可用來表征閉環系統瞬態響應速度,閉環截止頻率ωb越高,其瞬態響應速度越快。既然ωc與ωb具有同向性,則可通過系統的Bode圖就可知道系統的瞬態響應速度,即剪切頻率ωc越高,瞬態響應速度越快。
低通濾波器帶寬和截止頻率的關系
帶寬B一般用來截至頻率f=ωH/2π來定義,B=1/f=2π/ωH
但是對于濾波器在負頻域的部分是不能忽視的,它直接影響到信號負頻率部分。
實際應用中,對于信號的負頻率部分,需要經過希爾伯特變換器,剔除負頻率部分,這樣可以在信號調制后有效節約帶寬。
低通濾波器帶寬就等于截止頻率,高通濾波器一般很少說帶寬,只說截止頻率。帶通濾波器帶寬和截止頻率才有明顯區別
二階低通濾波器截止頻率公式為fc=1/(2*pi*(R1*R2*C1*C2)^.5)
假如是下面這個電路,可以實現方波轉換成正弦波嗎?假如我要把1KHz~100KHz的方波信號轉換成正弦波信號,又該怎樣改變R、C的大小?
想把1kHz方波轉換成正弦波可以用這個電路,只要把截止頻率設置在1kHz上即可;想把100kHz方波轉成正弦波也可以用它,但是要重調截止頻率。要把1~100kHz范圍轉換,這個電路做不到,因為能通過100kHz正弦波的低通,對1kHz的方波暢通無阻(這個方波內包含的3、5、7、9次。。。等等諧波分量均在100kHz以內)。
改變通帶頻率只要改變C1、C2,容量增加幾倍,頻率就下降幾倍,反之亦然。當然不改電容,改變R1、R2也行,結果類同。
沒有工程師自己計算截止頻率,都是用查手冊的方法解決問題;對于你這個現成電路,還可以用軟件仿真測量出頻響。
怎樣設計電路來實現1~100KHz任意頻率的波形轉換呢?
1、硬件電路:用函數信號芯片8038,直接出方波、三角波、正弦波三種波形。核心是一個三角波振蕩器,其中正弦波是對三角波進行“斷點整形”而來(用方波整不出來),而方波是用過上下雙門限比較器獲得。
2、軟件電路:把正弦波函數表存入ROM,反復讀取,通過D/A輸出。
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