低通濾波器

科學知識 9547 493 2014-11-23

低通濾波器是指車載功放中能夠讓低頻信號通過而不讓中、高頻信號通過的電路,其作用是濾去音頻信號中的中音和高音成分,增強低音成分以驅動揚聲器的低音單元。由於車載功放大部分都是全頻段功放,通常採用AB類放大設計,功率損耗比較大,所以濾除低頻段的信號,只推動中高頻揚聲器是節省功率、保證音質的最佳選擇。此外高通濾波器常常和低通濾波器成對出現,不論哪一種,都是為了把一定的聲音頻率送到應該去的單元。

高通與低通濾波器的最常見拓撲是Sallen Key,它只需一個運放(圖1a和1b)。多通(道)濾波器常用作帶通濾波器(圖1c),而且它還只需要一個運放。圖2及圖3示出了雙二階濾波器部分的拓撲。每種結構都能實現完整的通用濾波器傳遞函數。圖2所示電路使用三個運放,並且使用中央運放的目的僅是為了使總的反饋路徑為負反饋。帶開關電容器的相同濾波器只需兩個運放(圖3)。參考文獻1和2介紹了這些濾波器結構。

並且使用中央運放的目的僅是為了使總的反饋路徑為負反饋

低通濾波器允許從直流到某個截止頻率 (fCUTOFF) 的信號通過。將通用濾波器二階傳遞函數的高通和帶通係數均設為零,即得到一個二階低通濾波器傳遞公式:

圖4示出了一個典型低通濾波器的曲線,此曲線和表2表明低於f0的頻率其響應相對平坦。對於高於f0的頻率,信號按該頻率平方的速率下降。在頻率f0處,阻尼值使輸出信號衰減。您可以級聯多個這樣的濾波器部分來得到一個更高階的(更陡峭的轉降)濾波器。假定設計要求一個截止頻率為10kHz的四階貝塞爾 (Bessel) 低通濾波器。根據參考文獻1、每部分的轉降頻率分別為16.13及18.19 kHz,阻尼值分別為1.775及0.821、並且這兩個濾波器分區的高通、帶通和低通係數分別為0、0與1。您可以使用這兩個帶有上述參數的濾波器部分來實現所要求的濾波器。截止頻率為輸出信號衰減3 dB的頻率點。



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