LC滤波器设计学习笔记（一）滤波电路入门
目錄
- 前言
- 濾波電路科普
- 主要分類
- 實際情況
- 單位的概念
- 常用評價參數
- 函數型濾波器
- 簡單分析濾波電路構成
- 低通濾波器
- RC低通濾波器
- RL低通濾波器
- 高通濾波器
- RC高通濾波器
- RL高通濾波器
部分摘自《LC濾波器設計與制作》，侵權刪。
前言
最近需要學習放大電路和濾波電路，但是由于只在之前做音樂頻譜分析儀的時候簡單了解過一點點運放，所以也是相當從零開始學習了。
濾波電路科普
主要分類
濾波器：主要是從不同頻率的成分中提取出特定頻率的信號。
有源濾波器：由RC元件與運算放大器組成的濾波器。可濾除某一次或多次諧波，最普通易于采用的無源濾波器結構是將電感與電容串聯，可對主要次諧波（3、5、7）構成低阻抗旁路。
無源濾波器：無源濾波器，又稱LC濾波器，是利用電感、電容和電阻的組合設計構成的濾波電路。濾波器的階數越高,幅頻特性衰減的速率越快，但RC網絡的節數越多，元件參數計算越繁瑣，電路調試越困難。任何高階濾波器均可以用較低的二階RC有源濾波器級聯實現。
主要有五種：
（1）低通濾波器（LPF：Low Pass Filter）：只選出頻率低于某一值的信號。
（2）高通濾波器（HPF：High Pass Filter）：只選出頻率高于某一值的信號。
（3）帶通濾波器（BPF：Band Pass Filter）：只允許頻率在某一范圍內的信號通過。（窄帶/寬帶）
（4）帶阻濾波器（BRF：Band Reject Filter）：阻止頻率在某一范圍內內的信號通過
（5）全通濾波器（APF：All Pass Filter）：全部都能通過，但是各個頻率的信號延時情況不同，通常應用在系統延時需要進行補償的時候，也叫延時均衡器（delay equalizer）或移相器（phase shifter）
實際情況
理論和實際有很大的差距：
單位的概念
科普一些概念：
分貝：分貝是我國法定計量單位中的級差單位，表示為dB，其定義為：“兩個同類功率量或可與功率類比的量之比值的常用對數乘以10等于1時的級差” 。
而在幅頻響應曲線（波特圖）中，是20倍電壓比值的對數為縱坐標
由此，我們得到了常見的公式，所以還是功率將為原來一半的時候，電壓值變為0.707倍，取到的是-3db，也由此選擇截止頻率
在射頻中，有一個單位叫dBm：功率的單位，是功率相對于1mW的值。
常用評價參數
通帶增益：濾波器通帶內的電壓放大倍數。
特征角頻率和特征頻率fn：只與濾波用的電阻和電容元件的參數有關，通常對于帶通(帶阻）濾波器，稱為帶通(帶阻）濾波器的中心角頻率或中心頻率，是通帶(阻帶）內電壓增益最大(最小）點的頻率。
截止角頻率和截止頻率：它是電壓增益下降-3db時所對應的角頻率。帶通和帶阻濾波器有兩個。
通帶(阻帶)寬度：它是帶通(帶阻)濾波器的兩個截止頻率之差值。
等效品質因素Q：
對于低通和高通：Q為截止頻率對應處的增益和通帶增益的比值（一般選0.707）
低通的Q對幅頻響應變化的影響：
高通的Q對幅頻響應變化的影響：
對于帶通和帶阻：,Q等于中心角頻率與通帶(阻帶）寬度之比
帶通的Q：
帶阻的Q：
函數型濾波器
理性濾波器實現不了，因此都是按照某個函數的曲線形狀設計的。
簡單介紹幾種的特點：（沒看懂，先記錄）
簡單說明曲線縱坐標：20lg（x/y），-20db：0.1倍；-40db：0.01倍
巴特沃斯濾波器：衰減特性和相位特性都很好，對元器件要求也不高。通帶內比較平坦。
如果對衰減特性要求很高，就用切比雪夫型，但對非正弦波信號會產生波形失真的影響。通帶內有等波紋起伏。
逆切比雪夫型濾波器的特點是阻帶內有等波紋的起伏
橢圓函數型濾波器的特點則是通帶內和阻帶內都有等波紋起伏。如果濾波特性中有起伏，濾波器的衰減特性截止區就比較陡峭。
貝塞爾型濾波器的衰減特性很差，它的阻帶衰減非常緩慢。但是，這種濾波器的相位特性好，因而對于要求輸出信號波形不能失真(即不能有相位失真)的場合非常有用。
網上說：一般而言，濾波器階數越多，過渡帶衰減越陡。一階濾波器的衰減為20db/十倍頻。二階波器的衰減為40db/十倍頻，n階濾波器的衰減為n*20db/十倍頻。
簡單分析濾波電路構成
原視頻： 高通濾波器和低通濾波器-RC，RL電路
低通濾波器
RC低通濾波器
所以當頻率升高的時候，Xc的值降低，即輸出降低，所以是低通
我們一般稱-3db的地方為截止頻率，所以也就是電壓變成0.707倍的時候。
0.707是為什么？
從下圖Xc和XL的計算公式也可以了解到電容通高頻阻低頻，電感通低頻阻高頻
RL低通濾波器
把阻抗理解成類似電阻的存在，也會存在分壓情況
高通濾波器
RC高通濾波器
RL高通濾波器
總結
以上是生活随笔為你收集整理的LC滤波器设计学习笔记（一）滤波电路入门的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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