多段滤波器的截止频率。方案、说明

多段滤波器的截止频率。无线电电子电气工程百科全书

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文章作者讨论了构建多链路频率 RC 滤波器以及为其选择元件的一些方面。

众所周知，低通滤波器（LPF）的电路如图1所示。 0a，将截止频率（通带）的直流信号传递到负载中，并衰减较高频率的信号（衰减带）。截止频率 f1（图 3b）被视为滤波器的幅频响应（AFC）曲线下降 XNUMX dB 时的频率（更准确地说，在 √2 一次）。选择该电平是因为随着电压的这种变化，信号功率P=U2/r减小了2倍。

多段滤波器的截止频率

单链路（一阶）RC 滤波器的截止频率为 f1=0/1πτ，其中 τ = RC。其频率响应非常平坦，在衰减频带内，特性衰减仅为每倍频程2 dB（频率加倍时）或每十倍频程6 dB（十倍时）。

为了增加衰退的陡度，可以使用多个串联的 RC 链路。为了使链路之间不互相影响，用缓冲电压跟随器将它们分开，如图2所示。 XNUMX、a.

多段滤波器的截止频率

对于两链路滤波器，频率响应衰减约为 12 dB/oct，对于三链路滤波器 - 18 dB/oct，对于四链路滤波器 - 24 dB/oct，依此类推（图 2） ,b；归一化传递系数的值沿垂直轴绘制）。一般情况下，多段滤波器的频率响应将是其各段频率响应的乘积，截止频率将按α = 1/√下降n√2-1 次，其中 n 是链接数。

上图。图2b示出了截止频率f0随着滤波器部分数量的增加而降低。该表显示了链接数从 2 到 10 的过滤器的 a 值。

这样的滤波器可以很容易地在具有任何增益（大于和小于单位）的任何放大器上实现，甚至具有不同的增益符号（即，有或没有反转）。通带内的总电压传输系数Ku将等于所有链路系数的乘积。

这种滤波器的另一个优点是对输入信号电平跳跃的响应非常“柔和”，没有波动和发射。

如果在RC链路上构建高通滤波器（图3，a），则截止频率不会降低，而是在添加每个链路时增加（图3，b），但系数的数值a 保持不变。

多段滤波器的截止频率

在设计具有多个步骤和适当数量的耦合电容器的器件时，必须考虑截止频率的这种变化。例如，如果耦合电容器的数量为 10，并且下限截止频率为 20 Hz，则由该电容器形成的每个低通滤波器以及其后级的输入电阻应具有截止频率。频率约为5,4赫兹。

这同样适用于形成低通滤波器特性的校正电容器 OS 的选择。如果有多个这样的电容器或者器件的节点之间存在从上方限制频带的RC电路，则每个电容器的截止频率必须选择为高于整个器件的整体工作频率上限。

作者：A. Brazhniov，奔萨

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