濾波器是常見的信號調(diào)理電路,其中低通濾波器最為普遍,我們常聽說一階濾波器、二階濾波器,二者有什么差別呢?
低通濾波器有3個重要參數(shù):通帶、阻帶和過度帶,理想的濾波器是沒有過度帶的(也叫做磚墻式濾波器),超過Fc截止頻率的成分會被戛然而止濾除,而實際濾波器會有過渡帶的限制,信號在過渡帶內(nèi)被逐漸衰減,我們一般希望過渡帶窄一些,這樣濾除的會更干凈一點,以提高濾波器品質(zhì)。
一階和二階濾波器最顯著的差異是過渡帶的不同,二階低通濾波器的過渡帶更窄,不需要的干擾信號會衰減的更快,噪聲濾除的更干凈,如下圖所示。
本文以一階和二階無源RC低通濾波器為例,二者結(jié)構(gòu)如下圖所示,相比于一階,二階有濾完一次再濾一次的感覺。
我們使用multisim仿真一階、二階、三階進行下對比,截止頻率是9.7Khz,仿真文件獲取:公眾號后臺回復(fù):二階低通濾波器
從左到右依次是一階、二階、三階濾波器的幅頻曲線,可以看到一階濾波器最緩,三階濾波器最陡峭。
在從時域上看這些濾波的效果,紅色是輸入信號10Khz,藍色是濾波器的輸出信號,在截止頻率是9.7Khz的低通濾波器作用下,理想情況下10Khz的輸入超過9.7Khz會被完全抑制掉,是沒有輸出的,但是實際上由于過度帶的存在10Khz信號無法完全濾除。下圖從上到下分別是一階、二階和三階的實際時域?qū)Ρ葓D,可以看到,一階抑制的效果最差,二階其次,三階抑制的最多。
以上就是一階濾波器和二階濾波器的原理和差異。