高通濾波的原理和運用,你了解多少?

2021-01-20 凡億教育

常用濾波器分為高通濾波器，低通濾波器，帶阻濾波器，帶通濾波器，而這四種濾波器就是我們常說的有源濾波電路。

之前我們講過低通濾波的原理和運用，這一次我們一起來看下高通濾波器的原理。

高通濾波器：允許高頻信號通過，將低頻信號衰減。我們可以看下圖中所示，當信號處於低頻段的時候我們的幅頻特性如下。

在分析高通濾波器的原理之前，我們先來分析一下微分電路。

對於微分電路，我們知道時間常數T是遠遠小於輸入信號的脈衝寬度（這裡我們還是用矩形波分析）積分電路的時間常數是大於我們的輸入信號的脈衝寬度。

當我們的輸入信號衝出的瞬間，由於電容兩端電壓不能突變，這時候我們把電容看成短路，說白了就是看成導線，這時候脈衝全部加到R2上面，VR2的電壓最大。

但是對於微分電路，時間常數T是遠遠小於輸入信號的脈衝寬度，所以很快，當我們電容開始充電，由於電容兩端的電壓不能馬上突變，所以電容還在充電。當電容充電滿之後，電容就成了開路狀態（同時我們的Uout也是0），也就是斷開了輸入，我們知道這時候輸入脈衝就會斷開消失，而變成開路的結果就是沒有電流流過R2，R2上面就沒有電壓，就是相當於輸入端接地。

我們可以看到電壓的輸入極性，左邊是正，右邊是負，那麼這個時候VR2的電壓還是最大，只不過變成了最大的負電壓。這個時候開始放電，同時電容兩端的電壓不能突變，那麼這個時候，電壓VR2還是最大，然後快速放電（由於時間T很小），放完之後，等待下一次的脈衝過來，同時我們的Uout還是0

如圖是我們的脈衝波形示意圖，我採用手工的形式繪製。

給大家總結一下，微分電路其實就是通過，電容的不能突變的特性，讓我們的脈衝不斷產生尖波，從而求出輸入信號的突變成分，也就是通過改變電容和電阻阻值，來獲得某一頻率範圍下的信號，通過一系列的尖波突變，我們可以知道Uin輸入的大小不變。結論：微分電路無輸出

這個還是同相比例運算電路，我們看下我們的一階高通濾波器。

Aup=1+（Rf1/R3）,f0=1/(2πR6C3)

同樣二階也是對於增加性能而增加的正反饋引入。

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