RC低通濾波器,濾波器截止頻率計算公式-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)拐點的頻率。
構(gòu)建RC低通濾波器電路如下，輸出信號接在電容兩端：
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，當輸入信號的振幅為1V，頻率分別為100Hz、1.6KHz、16KHz情況下，輸出信號的變化。其中，藍色波形代表輸入信號、黃色波形代表電阻兩端信號、綠色波形代表電容兩端信號（即，輸出信號）：
當輸入信號頻率較小的時候（100Hz），輸出信號接近于輸入信號，振幅幾乎沒有變?nèi)酰ㄋ{綠波形重疊）；當輸入信號頻率為截止頻率的時候（1.6KHz），輸出信號大約在0.7V；當輸入信號頻率遠大于截止頻率的時候（16KHz），輸出信號變得非常弱，主要能耗都在電阻上（藍黃波形重疊）。由此，實現(xiàn)對不同頻率信號的濾波。
如果是一個理想的低通濾波器，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候，輸出信號和輸入信號一樣；在大于截止頻率的時候，輸出信號為0：
但現(xiàn)實中是做不到的，我們簡單的RC低通濾波器的頻率響應(yīng)實際是下面這樣的：
對于RC低通濾波器，在小于截止頻率的時候，頻率響應(yīng)幾乎是平坦的，表示輸出和輸入信號變化不大；在截止頻率的時候，輸出信號振幅下降為輸入信號振幅的70.7%（下降29.3%，也稱為3dB），表示頻率響應(yīng)出現(xiàn)拐點，輸出信號對比輸入信號開始有明顯下降；在大于截止頻率的時候，輸出信號隨著頻率增加進一步劇烈下降。
3dB的衰減，用在單一的電壓或者電流指標上，表示下降29.3%，大約為原來信號的70%；而用在功率指標上，習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3dB的衰減相乘即為～50%。
注意：濾波器在衰減信號幅度的時候，也伴隨著相位的改變，圖3中，輸出信號和輸入信號的相位有差異。
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