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帶通濾波器的作用及原理

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帶通濾波器的作用及原理

發布日期:2021-07-03 作者: 點擊:

帶通濾波器的作用及原理

帶通濾波器可以理解成為一個電子接口單元,這個單元可以將特定頻率範圍內的信號傳輸過去,而阻斷這個頻率範圍以外的信號,達到選擇性傳輸的目的。與此對應,濾波器可以分為低通濾波器,即某頻率以下的信號可以傳輸過去。高通濾波器和帶阻濾波器。這些功能都是通過特定電子原件按照不同的布置實現的。比如電容串聯可以阻止低頻率信號,導通高頻率信號。而並聯一個電容就可以實現將高頻信號短路的功能。又比如電感。串聯電感可以導通低頻信號,卻對高頻信號起到阻止的作用。


1帶通濾波器的工作原理

一個理想的濾波器應該有一個完全平坦的通帶,例如在通帶內沒有增益或者衰減,並且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的轉換在極小的頻率範圍完成。實際上,並不存在理想的帶通濾波器濾波器並不能夠將期望頻率範圍外的所有頻率完全衰減掉,尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的範圍。這通常稱為濾波器的滾降現象,並且使用每十倍頻的衰減幅度dB來表示。通常,濾波器的設計盡量保證滾降範圍越窄越好,這樣濾波器的性能就與設計更加接近。然而,隨著滾降範圍越來越小,通帶就變得不再平坦一開始出現“波紋”。這種現象在通帶的邊緣處尤其明顯,這種效應稱為吉布斯現象。

除了電子學和信號處理領域之外,帶通濾波器應用的一個例子是在大氣科學領域,很常見的例子是使用帶通濾波器過濾較近3到10天時間範圍內的天氣數據,這樣在數據域中就隻保留了作為擾動的氣旋。在頻帶較低的剪切頻率f1和較高的剪切頻率f2之間是共振頻率,這裏濾波器的增益較大,濾波器的帶寬就是f2和f1之間的差值。


2帶通濾波器的應用區域

許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器,以選出各個不同頻段的信號,在顯示上利用發光二極管點亮的多少來指示出信號幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率,在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1,品質因數,3dB帶寬B=1/(n*R3*C)也可根據設計確定的Q、fo、Ao值,去求出帶通濾波器的各元件參數值。R1=Q/(2nfoAoC),R2=Q/((2Q2-Ao)*2nfoC),R3=2Q/(2nfoC)。上式中,當

fo=1KHz時,C取0.01Uf。此電路亦可用於一般的選頻放大。有源帶通濾波器電路,此電路亦可使用單電源,隻需將運放正輸入端偏置在1/2V+並將電阻R2下端接到運放正輸入端既可。


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