RC低通濾波器,濾波器截止頻率計(jì)算公式-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-11-22
基礎(chǔ)濾波器是由電阻和電容構(gòu)建的RC濾波器，有低通和高通濾波器之分。
RC濾波器的截止頻率的計(jì)算公式為：F(cutoff) = 1 / (2πRC)。
截止頻率，就是濾波器頻率響應(yīng)出現(xiàn)拐點(diǎn)的頻率。
構(gòu)建RC低通濾波器電路如下，輸出信號(hào)接在電容兩端：
設(shè)想電路中電阻為10KΩ，電容為10nF，套用上述公式，得出截止頻率為1592Hz，為方便討論，取整為1600Hz。
我們來看，當(dāng)輸入信號(hào)的振幅為1V，頻率分別為100Hz、1.6KHz、16KHz情況下，輸出信號(hào)的變化。其中，藍(lán)色波形代表輸入信號(hào)、黃色波形代表電阻兩端信號(hào)、綠色波形代表電容兩端信號(hào)（即，輸出信號(hào)）：
當(dāng)輸入信號(hào)頻率較小的時(shí)候（100Hz），輸出信號(hào)接近于輸入信號(hào)，振幅幾乎沒有變?nèi)酰ㄋ{(lán)綠波形重疊）；當(dāng)輸入信號(hào)頻率為截止頻率的時(shí)候（1.6KHz），輸出信號(hào)大約在0.7V；當(dāng)輸入信號(hào)頻率遠(yuǎn)大于截止頻率的時(shí)候（16KHz），輸出信號(hào)變得非常弱，主要能耗都在電阻上（藍(lán)黃波形重疊）。由此，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率信號(hào)的濾波。
如果是一個(gè)理想的低通濾波器，濾波器的頻率響應(yīng)在截止頻率上應(yīng)該是非常陡峭的，在小于截止頻率的時(shí)候，輸出信號(hào)和輸入信號(hào)一樣；在大于截止頻率的時(shí)候，輸出信號(hào)為0：
但現(xiàn)實(shí)中是做不到的，我們簡(jiǎn)單的RC低通濾波器的頻率響應(yīng)實(shí)際是下面這樣的：
對(duì)于RC低通濾波器，在小于截止頻率的時(shí)候，頻率響應(yīng)幾乎是平坦的，表示輸出和輸入信號(hào)變化不大；在截止頻率的時(shí)候，輸出信號(hào)振幅下降為輸入信號(hào)振幅的70.7%（下降29.3%，也稱為3dB），表示頻率響應(yīng)出現(xiàn)拐點(diǎn)，輸出信號(hào)對(duì)比輸入信號(hào)開始有明顯下降；在大于截止頻率的時(shí)候，輸出信號(hào)隨著頻率增加進(jìn)一步劇烈下降。
3dB的衰減，用在單一的電壓或者電流指標(biāo)上，表示下降29.3%，大約為原來信號(hào)的70%；而用在功率指標(biāo)上，習(xí)慣性表示為下降至原來的一半。這也很好理解，功率=電壓×電流，兩個(gè)3dB的衰減相乘即為～50%。
注意：濾波器在衰減信號(hào)幅度的時(shí)候，也伴隨著相位的改變，圖3中，輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的相位有差異。
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