带通滤波器电路

每个模拟设计师的噩梦都是处理电路中的噪声。当涉及到开关电路或音频放大器或者频率信号电路，电路很有可能受到噪声信号的影响。在去除电路噪声的多种方法中，最常用的一种被称为滤波器电路顾名思义，这个电路将从实际信号中过滤掉不需要的信号（噪声）。滤波器电路有很多种类型，但最常用和最有效的是带通滤波器其可以使用一对电阻器和电容器来容易地构造。因此，在本教程中，我们将了解这个带通滤波器，它背后的理论以及它如何在实际电路中使用。

 

什么是带通滤波器？

带通滤波器电路/设备用于只允许预定义的一组频率通过它将过滤所有低于设定值和高于设定值的频率。它是高通滤波器和低通滤波器的组合。只允许高于它的频率的滤波器称为高通滤波器而只允许低于它的频率的滤波器被称为低通滤波器A.带通滤波器可以通过级联高通滤波器和低通滤波器来获得。它在音频放大器电路和无线收发器中有着巨大的应用，扬声器必须只播放所需的一组频率，而忽略其余频率。

有两种类型的带通滤波器。如果电路涉及某种外部电源（有源器件），如晶体管等等，则该电路被称为有源带通滤波器如果电路不包括任何有源元件，只包括电阻器、电容器和电感器等无源元件，则该电路称为无源带通滤波器在这篇文章中，我们将更多地讨论无源带通滤波器。除了这种分类之外，本文还将简要介绍过滤器可以分类的其他方面。

 

带通滤波器电路

如前所述，我们将讨论无源带通滤波器其使用电阻器和电容器来构造。它是高通滤波器和低通滤波器的组合。简单无源带通滤波器的示例电路图如下所示。

 

这个电路的前半部分是高通滤波器它对低频进行滤波，并且只允许高于设定值的频率高截止频率（fc<sub>高).该高截止频率的值可以使用以下公式计算

燃料电池高= 1 / 2π*R1*C1

 

这个电路的后半部分是低通滤波器对较高频率进行滤波并只允许低于设定频率的频率的电路低截止频率（fc_低)可以使用以下公式计算低截止频率的值

燃料电池低= 1 / 2π*R2*C2

 

这种类型的滤波器电路称为2^第二次阶滤波器，因为它有两个电阻器和两个电容器。带通滤波器可以是2^第二次因为电路的正常工作至少需要两个电阻器和电容器。现在，当输入信号频率被提供给这个滤波器时，它输出的频率高于fc_低且低于fc_高。换句话说输出频率可以由fc给定_高-燃料电池_低，位于该区域之间的频率称为带宽因此，滤波器的带宽可以通过

带宽=fc高-燃料电池低

 

带通滤波器的频率响应

2的频率响应也称为波德曲线^第二次顺序无源带通滤波器如下所示。

 

该图是根据X轴的输入频率和Y轴的输出分贝绘制的。当输入频率小于较低截止频率（f-low）时，输出保持小于-3dB，当超过该频率时，输出达到最大值并保持不变，直到频率超过较高截止频率（f high）。输出增益保持最大的峰值称为谐振频率它简单地是较高的较高截止频率和较低的截止频率的几何平均值。计算公式如下

谐振频率（Fr）=√（f-低*f-高）

 

较低截止频率和较高截止频率之间的距离称为带宽。因此，只有当输入频率在带宽限制范围内时，才允许其通过。

 

带通滤波器的实际示例

让我们构造一个简单的带通滤波器来滤除某一组频率，并检查它的实际工作方式。我在本教程中使用的实验设置如下所示

 

正如您所看到的，高通滤波器是使用电容器0.1uF（C1）和电阻器1K（R1）构成的。所以较高的截止频率对于这个电路

燃料电池高=1/2π*R1*C1=1/（2*3.17*1*10^3*0.1*10^-6）=1577赫兹

 

使用电容器470pF（C2）和电阻器87K（R2）来构造低通滤波器。较低的截止频率对于这个电路，可以计算如下

燃料电池低=1/2π*R2*C2=1/（2*3.14*8.7*10^3*470*10^-12）=7280赫兹

 

根据以上计算，我们可以推断电路将只允许1577赫兹到7280赫兹之间的频率任何小于或大于此值的东西都将被我们的带通滤波器过滤掉。让我们通过在试验板上构建电路来检查是否同样有效。我的测试设置如下

 

为了测试电路，我们需要一个函数发生器来产生频率可以控制的信号频率。由于我没有，我决定使用我的手机，它有一个安卓应用程序，可以通过我的3.5毫米耳机插孔生成所需的频率。然后，使用如上所示的插孔将该信号作为电路的输入频率。

为了检查应用程序的依赖性，我用示波器测量输入信号的频率，发现产生频率是可能的。下图显示了我手机上的应用程序，该应用程序生成约4819Hz的输入频率，连接到它的示波器显示信号并测量4.816KHz的频率，这是完美的。

 

现在，我们可以将示波器连接到电路的输出信号，并改变输入频率。该电路将允许1500到7000之间的所有频率显示在示波器上，其他频率将被过滤掉或有噪声。还要记住，这个电路只是为了理解目的，因此在实际应用之前要经过改进。此外，由于电路是在试验板上构建的，输出信号可能会拾取一些噪声，将电容器放置得尽可能近，并减少其引线的长度以减少问题。希望你了解Band Pass过滤器，如果你有任何问题，请在下面的评论中留言或使用论坛。