大纲
介绍
电滤波器是一种电路，旨在拒绝电信号的所有不需要的频率分量，并仅允许所需的频率。换句话说，过滤器是允许仅频道的电路。过滤器的主要应用在音频均衡器处，并且在输入信号应该是条件的敏感电子设备。这些滤波器主要分为2种。它们是活动过滤器和无源过滤器。
被动过滤器
无源滤波器不包含任何放大元件，只是由电阻、电容和电感(无源元件)组成。这些过滤器不会从外部电池供应中吸收任何额外的电力。电容器允许高频信号，电感允许低频信号。电感限制高频信号的流动，电容限制低频信号的流动。在这些滤波器中，输出信号的振幅总是小于应用的输入信号的振幅。无源滤波器的增益总是小于单位。这表明这些无源滤波器不能改善信号的增益。由于这一点，滤波器的特性受到负载阻抗的影响。这些滤波器也可以工作在更高的频率范围，接近500兆赫兹。
活跃的过滤器
除了无源元件（电阻器，电容器和电感器）之外，有源滤波器还包含放大元件，例如Op-AMPS，晶体管和FET（有源组件）。通过使用这些过滤器，我们可以克服被动滤波器的缺点。有源滤波器取决于外部电源，因为它将放大输出信号。没有任何电感元件，这些元件可以实现作为输入阻抗的谐振频率，并且输出阻抗彼此无效。在追随年度的电感器较少的过滤器设计。因为电感器消散了一定量的功率并产生杂散磁场。不仅具有这些问题，而且由于电感器的电感尺寸增加了。因此，由于这些原因，减少了在有源过滤器中使用电感器。
有源过滤器的一些优点
- OP-AMPS，电阻器，电容器，晶体管和FET的组合给出了集成电路，这反过来又降低了过滤器的尺寸和重量。
- 运算放大器的增益可以很容易地控制在闭环形式。由于这个原因，输入信号不受限制。
- 适用于巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和Cauer滤波器。
有源滤波器的主要缺点是工作频率范围较小。在许多应用中，有源滤波器的工作频率范围最大，仅为500khz。有源滤波器必须有直流电源。与无源滤波器相比，这些有源滤波器更加敏感。甚至由于环境的变化，输出也可能受到干扰。
滤波器是敏感电路，其中输出组件仅是频率术语。为了分析滤波器电路，频域表示是最好的。此表示如下所示。
滤波器M的大小称为滤波器的增益。大小通常用dB表示为20log (M)。
滤波器的一个重要特性是截止频率。它定义为频率响应中通带和阻带分离的频率。通频带是滤波器允许的没有任何衰减的频率范围。阻带定义为滤波器不允许的频率带。
基于它们允许通过它们的信号的频率来分类过滤器。它们有四种类型的过滤器，它们是低通滤波器，带通滤波器，高通滤波器和带停止滤波器。由于使用高速OP-AMP和近似值的组件的理想和实际响应的特征几乎相等。
低通滤波器
低通滤波器将通过频率信号小于截止频率的频率'FC'。实际上，即使在截止频率范围之后，也将通过一小范围。过滤器的增益将取决于频率。如果输入信号频率增加，则滤波器的增益减小。在转换带的末尾，增益变为零。这如下所示。
无花果:低Pass1作为
如果虚线表示理想的滤波器特性和连续线路表示实用的滤波器特性。
低通滤波器应用于各种类型的扬声器中的音响系统。为了阻挡谐波发射，这些低通滤波器被用于无线电发射机。这些也用于电话用户线路中的DSL分配器。
高通滤波器
它们会在切断频率'FC'后通过频率。在实际情况下，滤波器允许截止距离下方的可忽略频率。这如下所示。
图高通1
高通滤波器和低通滤波器的组合形成了带通滤波器。高通滤波器应用于射频电路，也用于DSL分配器。
乐队通过过滤器
过滤器本身的名称表示，它仅是一定的频带，并阻止所有剩余频率。带通滤波器的上限和下限取决于滤波器设计。带通滤波器的实用和理想特性如下所示。
图：乐队Pass1
带通滤波器的应用处于发射器和接收器电路。这些主要用于计算接收器电路的灵敏度并优化信噪比。
频段停止过滤器
这些也称为带抑制或带消除滤波器。这些滤波器仅停止特定的频带并允许所有其他频率。滤波器的频率限制取决于过滤器设计。虚线表示作为连续线的理想情况指示实际情况。它有两个通带和一个停车带。
：频段停止1
带式停止滤波器的应用在仪器放大器处。
理想滤波器频率响应
现在让我们看看不同滤波器的理想响应。此处fL表示较低的截止频率，fH表示较高的截止频率。
低通滤波器的理想特性
图低通量2
该响应表明，低通滤波器将允许信号达到较低的截止频率并停止高于较低截止频率的频率。
理想的高通滤波器特性
图：高通量2
这表明高通滤波器将允许大于较高切断频率的频率，并且停止比高切断频率更小的频率。
带通滤波器的理想特性
图 - 乐队Pass2
这个响应表明带通滤波器只通过低截止区和高截止区之间的频率。它会停止小于较低截止频率的频率也会停止大于较高截止频率的频率。
带停止过滤器的理想特性
图 - 乐队停止2
上图显示了大于较低切断频率的频率和低于较高切断频率的频率。
容抗
当电阻与电容器串联连接时，形成RC电路。在RC电路中，电容器将从D.C电源电压充电，并且当电源电压降低时，最终电容器也通过降低其存储电荷来放电。甚至在A.C供应的情况下，不仅在D.C供电时也根据电源电压电平，电容器将不断充电和放电。
但是由于内部电阻，在通过电容的电流流动中会有一些衰减。这个内阻叫做容性电抗。' X_C '表示电容电抗，以欧姆计，与电阻相同。
当根据频率变化量在电容电路中在电容电路中变化时，该电容电抗值也会改变。从一个板到另一个板的电子流动导致电路中的电流。但由于电子的运动，频率水平变化。当通过电容器的频率增加电容电抗值减小并且当通过电容器的频率降低电容电抗值时增加。因此，通过这，我们可以说电容电抗与施加的频率水平成反比。这表明在电路中连接的电容取决于电源频率。这种现象称为复杂阻抗。
电容式电抗公式
Xc= 1 /（2π1c）
其中xc=容抗
π= 3.142
f= Hz中的频率
C =Farads（F）的电容。
电容电抗示例
让我们考虑两个频率以观察电容电抗现象。让f_1 = 1khzandf_2 = 10khz和电容器c = 220nf。
在第一频率水平
X_C = 1 /2πF1C=723.4Ω
在第二频率水平:
X_C = 1 /2πF2C=72.34Ω
这显然明确说，随着频率的增加，电抗减少。
电容电抗VS频率
从上面的频率介相电容局部，我们可以观察到，当频率为零时，电抗值达到无穷大，这示出了开路的现象。当频率的值以指数呈指数增加而增加的电抗值减小。当频率达到无穷大时，近零的电抗值这使得我们闭合电路行为。
分压器的概念
我们已经研究了电阻器主题中的分压器概念，我们知道分压器电路能够产生输出电压，这是输入电压的一部分。
V出去= V.在x（R.2/（r.1+ R.2）））
在上述电路中，用电容C代替电阻R2，两个元件的电压降随输入频率变化，因为电容的电抗随频率变化。现在电容的输出电压取决于输入频率。利用这一概念，我们可以在分压器电路中用电容代替一个电阻来构造无源低通和高通滤波器。
低通滤波器中的电容器行为
对于低通滤波器，电阻R2被电容C1取代。正常频率下的电路如图所示。当频率为零时，电抗值非常高，几乎等于无穷大。在这种情况下，电路起到开路的作用。当频率非常高时，电抗值达到零，电路作为一个闭合电路。这两种行为都显示在上图中。
高通滤波器中的电容特性
对于高通滤波器，电阻器R1被电容器C1代替。从上图来看，显然，在正常频率时，电路就像高通滤波器电路一样。最初在零频率值处，电路的行为类似于开路。当频率增加时，电抗将减小。在某些时候，频率达到无穷大，因此它影响到达零状态的电抗。这些电路行为如上图所示。
