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RC滤波器

2023-10-29

前阶段，因项目解干扰问题，和同事聊起来RC滤波。所以，今日借此机会，通过文章的方式再一次给大家简单的普及一下RC滤波的知识。

关于滤波，其目的还是为了尽可能多的让有用信号做到无衰减，无用信号衰减至近乎为0。大家知道同时也是接触最多的还属电源端的滤波，其通过简单的单电容或者多电容组合来完成电源中杂波的滤除。

提到电容，我们不得不提的两个公式。

  1. f＝1/2πRC
  2. x＝1/2πfC

X为容抗即电容对电流的阻碍。容抗大小不仅与电容容值有关还与交流电的频率有关。直流电的频率可以看似为0，在经过电容时，其表现的容抗是无穷大的，因此也就有了电容通交隔直的特性了。同时容抗与频率成反比，同时也就有了电容通高频阻低频一说。与之相反的即是电感，X=2πfC，其具备通低频阻高频的特性。

关于RC滤波，主要分为低通滤波和高通滤波。
顾名思义，低通滤波即低频通过高频滤除。高通滤波与之反之。
在讲RC滤波电路前，首先介绍一个名词。

截至频率：当保持输入信号的幅值不变，通过改变输入信号频率。当出现输出信号降至输入信号幅值的Av=Vi/Vo=0.707倍时，此时对应的频率称为该滤波器的截止频率f, f=1/2πRC。增益转换为db单位即20logAv=-3db
在这里插入图片描述

1. 低通滤波器

图为最简单的RC低通滤波器
在这里插入图片描述输入信号作用于RC串联电路的两端，输出信号取自于电容C两端。当信号频率足够低时，Xc无穷大，电容相当于开路，输出信号几乎等于输入信号。当频率升高并高于截止频率时，其两端电压降低，输出信号就明显小于输入信号。因此表现为低频衰减小，高频衰减大。

低通滤波器频率特性曲线如下
在这里插入图片描述横坐标是频率，纵坐标是增益。在截止频率之前，增益几乎是恒定的。一旦达到截止频率值，其输出电压会逐渐衰减。增益也随着输出电压而降低。f每上升10倍，衰减10倍。

2. 高通滤波器

图为最简单的RC高通滤波器
在这里插入图片描述输入信号作用于RC串联电路的两端，输出信号取自于电阻两端。当信号频率足够高时，Xc无穷小，电容相当于短路，输出信号几乎等于输入信号。当频率降低并低于一定值时，其两端电压降低，输出信号就明显小于输入信号。因此表现为高频衰减小，低频衰减大。
在这里插入图片描述横坐标是频率，纵坐标是增益。在截止频率之前，增益几乎是恒定的。一旦达到截止频率值，其输出电压会逐渐衰减。增益也随着输出电压而降低。f每下降10倍，衰减10倍。

关于截止频率的计算，有些网站做出了相关便捷的方式，输入数值即可自动得出数据https://www.elecfans.com/tools/rclvboqijiezhipinlv.html
在这里插入图片描述

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