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低通滤波器
低通滤波器[浏览次数：约14270次]
低通滤波器特点及用途
　　特点：低损耗高抑制；分割点准确；双铜管保护；频蔽好防水功能强。
　　用途：产品用途广泛，使用于很多通讯系统，如 CATV EOC 等系统。并能有效的除掉通频带以外的信号和多余的频段、频率的干扰。
10MHz低通滤波器
　　如下图所示为10MHz低通滤波器。
　　此低通滤波器利用带宽高达100MHz的高速电流反馈集成运放0PA603组成二阶巴特沃思低通滤波器滩图中R1＝R2＝159Ω ，C1＝C2=100pF，其截止频率为fc=1/2πR1C1=10MHz，其零频增益为G0＝1+Rf/R＝1.6.
电容参数相同的12DB/OCT低通滤波器
　　“由OP放大器构成的12DB/OCT低通滤波器”介绍的低通滤波器为保证获得0.707的Q值而造成各电容器的容量不一致，按计算的容量选取电容非常困难。本电路C1、C2的电容量相同，截止频率一旦确定，即可选取CO=C1=C2的合适值，然后反算RO所需的阻值。
　　另一方面，为了获得一定的Q值，使反馈放大器具有增益，但增益误差又会引起Q值的改变。
　　电路工作原理
　　在本电路中，A=1时，A=0.5，与无源滤波器无区别。当A大于1时，Q=1/（3-A），12DB/OCT的巴特沃次滤波器Q=0.707，A可假定为：A=3-（I/Q）1.585，根据R4=R3（A-1），当R3=10K时，R4可取5.85K，用5.1K和750欧串联而成。
　　采用这种方式可具有A=1.585的通事增益，再用接在前级或后级的电路使其衰减为1/1.585。反馈电容C3的作用是抑制因OP放大器的输入电容C1产生的尖峰。
　　截止频率FL的设定虽然有一定的自由度，但是当FL=100KHZ时，若R0=10K，则CO≈160PF，OP放大器的输入电容C1或寄生电容就会产生影响，所以CO必须从计算值中减少5~10PF。另外，OP放大器可换成单增益宽带产品。
低通滤波器延迟的频率变换
　　（a）给出的3阶巴特沃兹低通滤波器归一化延迟曲线，计算该滤波器经频率变换，3dB截止频率为100 Hz时，零频率处的延迟及通带内延迟的变化。
　　图 阶低通滤波器的延迟
　　解 为了将曲线去归一化，用2πrf．除延迟轴，用五乘频率轴，其中fc＝1O0Hz。结果曲线如图（b）所示。零频率处的延迟为3.2ms，在通带内延迟的变化是1.3ms。
　　低通滤波器在截止频率以下的标称延迟可以用下式估算：
　　式中，T是以ms为单位的延迟；″是滤波器的阶数；五是以Hz为单位的3dB戳止频率。作为近似估计，式的精度在25％以内。
　　（2）带通滤波器的群延迟 当一个低通滤波器变换为窄带带通滤波器时，延迟也变换为关于中心频率近似镜像对称的曲线。当带宽由窄带变为宽带时，延迟曲线的对称性被破坏，破坏程度近似地与滤波器带宽成正比。
　　对于窄带情况，带通滤波器的延迟曲线可以用下列规则来估算：
　　①归一化延迟曲线的时延轴除以πBW，其中BW是以Hz为单位的3dB带宽。
　　②频率轴乘以BW／2。
　　③做出第①、②步所得曲线的镜像，就可以形成关于中心频率对称的延迟特性。全部的3dB带宽就是BW。
低通滤波器到高通滤波器的变换
　　1/s代替归一化低通传递函数中的s，就可以获得高通响应。低通衰减值将出现在低通频率倒数的高通频率上。
　　在归一化LC低通滤波器中，简单地把电容和电感互相替换，并且替换后的元件值为原来的倒数，可以变换成相应的高通滤波器。这可以表示为
　　信号源内阻和端接电阻不受影响。
　　归一化椭圆函数低通滤波器的传输零点在进行高通变换时，也会变为倒数。即
　　为使高通滤波器中电感数量最少，通常选择对偶低通电路进行变换，但偶数阶全极点滤波器除外，这种情况下两种电路都可以使用。对椭圆函数高通滤波器，Filter Solutions软件可以提供归一化截止频率为lrad/s及1Ω端接阻抗的低通滤波器原型。这种情况下，使用对偶电路（无源滤波器2）。
　　低通到高通变换的目标是从包含电感数量多于电容数量的低通滤波器原型开始，这样变换后的结果中电容数量多于电感。
　　低通到高通变换之后，要把归一化的高通滤波器对要求的截止频率进行频率和阻抗变换。
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低通滤波器的阻带衰减多少能满足要求
1、理想低通滤波器的阻带衰减至零，并且过渡带带宽为零。2、实际低通滤波器这两个要求都不可能满足，所以，只能根据实际情况作出合理的要求，既要使阻带信号衰减到尽可能小，又要使滤波器具有可实现性并控制合理的复杂度和成本。3、一般来讲，低通滤波器的阻带带宽和阻带衰减是紧密关联的。因为对于一般的低通滤波器来讲，信号频率越高，衰减越大，也就是说，只要信号频率足够高，都能将信号衰减到足够小。因此，实际低通滤波器的要求往往变为对过渡带的带宽或过渡带的下降陡度的要求。一般而言，滤波器阶数越多，过渡带衰减越陡。一阶滤波器的衰减为20db/十倍频，二阶滤波器的衰减为40db/十倍频，n阶滤波器的衰减为n*20db/十倍频。4、要求抑制的信号与有效信号的频率相差越大，对于过渡带的要求越低，反之，越高。要求抑制的信号相对有效信号越小，对于过渡带的要求越低，反之，越高。5、举例说明：我们把希望通过滤波器抑制的信号称为干扰信号。并希望把干扰信号抑制40db。比如说，滤波前干扰信号为1V，滤波后，干扰信号小于0.01V。假设有效信号的频率低于或等于50Hz。A、如果干扰信号频率高于50kHz，采用一阶滤波器，截止频率设置为500Hz，那么，50kHz信号衰减大约为40db。有效信号衰减基本可以忽略。B、如果干扰信号频率高于5kHz，采用一阶滤波器，截止频率设置为50Hz，那么，5kHz信号衰减大约为40db。但是，有效信号也倍衰减了-3db。因此，可以采用二阶滤波器，截止频率设置为500Hz，那么5kHz信号衰减大约为40db，有效信号衰减基本可以忽略。
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根据你的需求啊，比如说一阶低通滤波器衰减斜率-20db，加入rc环节可能变成-40db。
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其他2条回答
这个要根据要求来定，不同的规范要求不同
千分之一，就是－60db差不多了。
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经典滤波器与现代滤波器
经典滤波器就是我们熟知的FIR和IIR，经典滤波器要求对输入信号的频率范围已知，从功能上可划分为：
低通滤波器（LPF）
高通滤波器（HPF）
带通滤波器（BPF）
带阻滤波器（BSF）
陷波滤波器（Notch Filter）
上面的图示是滤波器的增益曲线（Gain Curve）.
现代滤波器适用于输入信号中含有混叠干扰频率，常见的包括：
维纳滤波器卡尔曼滤波器自适应滤波器……
对于现代滤波器，有时间要一个个进行研究。
数字滤波器的技术指标
滤波器的技术指标通常是以频率响应的幅值特性（或者说上面提到的增益曲线）来表征，IIR很难实现线性相位，因此一般不考虑相位特性，若要求相位特性，则可使用FIR设计。
滤波器设计指标定义图
在以上的指标中，往往使用衰减指标，滤波器衰减是指信号经过滤波器后信号强度的减少,专指信号功率幅度损失,等于20*log(输出功率/输入功率，单位为分贝(dB).
由图可知，越小滤波器性能越好，即越小越好。
由图可知，越小滤波器性能越好，即越大越好。
若在处幅值H=0.707时，=3dB，则称为3dB截止频率。我们常说的带宽就是指3dB点间的频率宽度。
滤波器设计中的其它概念：
中心频率(Center Frequency)
滤波器中心频率是指一个滤波器高低3dB频率间的中心频率，该中心频率可以是高低3dB频率的几何平均数或算术平均数。
算术平均数
几何平均数
品质因数(Qaulity Factor)
品质因数通常是用来衡量电感或电容品质的参数，等于相应的电抗与电阻之比。在带通滤波器中，负载Q(Loaded Q)等于该带通滤波器的中心频率 与3dB带宽之比。
滤波器衰减纹波示意图
通带纹波(Passband Ripple)
滤波器通带纹波是指在通带内衰减的波浪状变化,见上述滤波器衰减纹波释义图。滤波器产生的原因之一是由于负债不匹配。
反射损耗(Return/Reflection Loss)
滤波器反射损耗是指滤波器由于所接负载不匹配，由滤波器输出端反射回输入端的能量。滤波器反射损耗可用驻波比(VSWR)来定义，单位为分贝。 理想情况下，滤波器所接负载匹配即驻波比(VSWR)等于1，此时反射损耗为负无穷大分贝。
反射损耗的概念在射频电子电路设计中非常常见。
相对衰减(Relative Attenuation)
滤波器相对衰减指的是相对于零分贝，滤波器所产生的最小衰减。见上述滤波器衰减纹波释义图。
滤波器的实现
滤波器的实现即可以通过软件，也可以通过硬件实现。RC电路就是一种最简单的无源滤波器，通过改变RC电路结构能实现从低通到高通的一系列滤波器，使用FPGA设计滤波器也是一种常见的选择。软件上，通过在DSP或ARM上使用C或汇编编程也可实现FIR或IIR等滤波器。
[2] 北京科技大学大学数字信号处理课程课件
参考知识库
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凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算陷波滤波器了。陷波滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对陷波滤波器的研究和生产历来为各国所重视。下面就&&---
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什么是陷波滤波器
凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算陷波滤波器了。陷波滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对陷波滤波器的研究和生产历来为各国所重视。下面就来具体了解下陷波滤波器
陷波滤波器简介
用在电路上滤除不需要的频率的信号，比如在带通滤波器通频带的边缘外加陷波器，通常是串联一个并联谐振回路，或并联一个串联回路，它们的谐振频率就是要滤除的频率，在电视机电路中频部分很常见。
天线中的陷波器：如版主所说，7MHZ的波长是40米，如果用偶极天线，应该每边长10米，天线就谐振了。而14MHZ的波长是20米，同样是偶极天线，每边应该是5米。如果同一根天线要既能工作于波长40米，又要能工作于20米，就需要在每边10米的偶极天线5米的地方加陷波器，一般也是并联回路。
陷波滤波器原理
陷波器是一种特殊的带阻滤波器,其阻带在理想情况下只有一个频率点,因此也被称为点阻滤波器.这种滤波器主要用于消除某个特定频率的干扰,例如,在各种测量仪器和数据采集系统中用于消除电源干扰的工频陷波器.数字陷波器一般为IIR滤波器.由于陷波器频率特性的特殊性,它除了可采用双线性变换进行设计外,还可以采用所谓零极点配置的方法进行设计.
一个理想的点阻滤波器的频率特性要在消除的信号频率点处,其值等于零;而在其他频率点处,其值等于1.由于数字滤波器的频率特性就是其单位冲激响应在单位圆上的Z变换,因此只需要在单位圆上相应于所需带阻滤波器阻带位置的频率处设置零点,就可以使滤波器的频率特性在所需阻带频率处为零.但是仅仅进行零点设置只考虑到了滤波器的阻带特性.为了得到非常陡峭的过渡带和常数幅度的通带特性,必须在Z平面上为每一个零点再配置一个相应的极点.Z平面单位圆附近的零点会在滤波器幅频特性的相应频率处产生陷落,零点离单位圆越近,陷落越深;而Z平面单位圆附近的极点会在滤波器幅频特性的相应频率处产生凸峰,极点离单位圆越近,凸峰越高.因此在完成了零点的配置后,为了抵消零点引起的陷落对滤波器通带范围内幅频特性的影响,还需要再配置相应的极点,由于滤波器稳定性的要求,极点必需配置在单位圆内,显然极点离单位圆越近则极点对零点的抵消作用越明显,得到的滤波器的阻带就越窄,过渡带就越陡峭.
公式为:H(z)=(z-z01)(z-z02)/(z-zp1)(z-zp2)
陷波滤波器电路图及原理
只滤除或衰减特定的频率时，可使用陷波滤波器，例如用它滤除电源频率引起的交流声、滤除基波后测量波形失真率等。采用双T电路时，如果采用大的Q值，无用的频率附近的信号也会跟着衰减，因此陷波器的Q值要求可变。
电路工作原理
双T电路由3个电阻、3个电容组成，基本上是双对称型的。单个无源滤波元件其衰减特性Q=0.25，具有很好的宽频响应特性。
参数确定：R2=R3，C1=C2，R4=R2/2，C2=2C1，FO=1/2&R2.C1，在衰减极点处谐振。如果偏离以上条件就不能获得最大衰减量，同时须注意各种元件的误差。
OP放大器A1~A3均起缓冲放大器的作用，A2用来加正反馈，以改变阻抗，反馈量由R5和R6的分压值确定。无反馈时的Q为0.25，如果设反馈的Q为Q&则：
增加可变电阻VR1，然后可设定Q的可变范围。电路图中列出的参数是按Q=1~10，RT&10K计算出的结果，VR1的滑动触点方向是靠近R1时Q值增大。
关于陷波频率的设定：首先应选定电容器，E6系列中没有容量正好成2倍增长的产品，因此C3可用与C1相同的两个电容并联而成。
元件的选择
OP放大器应选用适应陷波频率的产品，50/60HZ的陷波滤波器可使用通用OP放大器。电阻可采用误差为&1%的金属膜电阻。确定了所需的Q值之后，如果不再需要调整，最好去掉VR1，因为即使加了VR1，一边观察频率特性，一边调整也是相当困难的。
C1~C3用聚酯薄膜电容，最好选用误差为&1%以内的产品，不过也可以从误差&5%的元件中挑选，再用电阻值微调。
为了与50HZ、60HZ电源频率相对应，可以更换双T电路，或者把本电路的陷波滤波器作成50HZ和60HZ两级串联。如果使用频率限制滤波器测量失真时，可进行3级串联调谐设计，使之具有中心频率&1%的衰减带宽。
陷波滤波器的应用
图1中表示的4边桥式电路，如果其输入输出不是平衡电路则不能正确的动作，但如果使用平衡输出变压器和差动放大器，电路就会变得复杂化。这里如图2所示，用在桥式电路中插人OP放大器的方式进行实验。
图1 利用OP放大器的实用文式电桥电路
在此电路中OP放大器的反相输入(-IN)虚地，输出端子上可得到dd的电压，与图1等价。
图2是此电路的fo＝1kHz时的增益一相位特性。它表示了在特定频率fo附近增益大幅度下降的陷波滤波器的特性。但这样由于其在值零频率处的衰减很小，所以2次、3次的高次谐波的误差变大，在失真率测定等的用途方面不能实用。
图2 使用OP放大器的文式电桥电路的增益一相位特性&变成带阻滤波器
随着电子工业的发展，对滤波器的性能要求越来越高，功能也越来越多，并且要求它们向集成方向发展。我国滤波器研制和生产与上述要求相差甚远，为缩短这个差距，电子工程和科技人员负有重大的历史责任。
凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算陷波滤波器了。陷波滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对陷波滤波器的研究和生产历来为各国所重视。下面就
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