什么是低通滤波器?一文简单易懂了解无源RC滤波器基础知识

什么是滤波?了解电阻 - 电容(RC)低通滤波器是什么以及在何处使用它们能让你更好的掌握高端的电路设计实战。本文将介绍了滤波的概念,并详细说明了电阻 - 电容(RC)低通滤波器的用途和特性。

时域和频域

当您在示波器上查看电信号时,您会看到一条线,表示电压随时间的变化。在任何特定时刻,信号只有一个电压值。您在示波器上看到的是信号的时域表示。

典型的示波器跟踪显示非常直观,但也有一定的限制性,因为它不直接显示信号的频率内容。而与时域表示相反就是频域,其中一个时刻仅对应于一个电压值,频域表示(也称为频谱)通过识别同时存在的各种频率分量来传达关于信号的信息。

什么是低通滤波器?一文简单易懂了解无源RC滤波器基础知识

什么是低通滤波器?一文简单易懂了解无源RC滤波器基础知识

正弦波(顶部)和方波(底部)的时域表示。

什么是低通滤波器?一文简单易懂了解无源RC滤波器基础知识

正弦波(顶部)和方波(底部)的频域表示。

什么是滤波器?

滤波器是一个电路,其去除,或“过滤掉”的频率分量的特定范围。换句话说,它将信号的频谱分离为将要通过的频率分量和将被阻隔的频率分量。

如果您对频域分析没有太多经验,您可能仍然不确定这些频率成分是什么以及它们如何在不能同时具有多个电压值的信号中共存,让我们看一个有助于澄清这个概念的简短例子。

假设我们有一个由完美的5 kHz正弦波组成的音频信号。我们知道时域中的正弦波是什么样的,在频域中我们只能看到5 kHz的频率“尖峰”。现在让我们假设我们激活一个500 kHz振荡器,将高频噪声引入音频信号。

在示波器上看到的信号仍然只是一个电压序列,每个时刻有一个值,但信号看起来会有所不同,因为它的时域变化现在必须反映5 kHz正弦波和高频噪音波动。

然而,在频域中,正弦波和噪声是在该一个信号中同时存在的单独的频率分量。正弦波和噪声占据了信号频域表示的不同部分(如下图所示),这意味着我们可以通过将信号引导通过低频并阻挡高频的电路来滤除噪声。

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