低通濾波器概述

電感阻止高頻信號(hào)通過(guò)而允許低頻信號(hào)通過(guò)，電容的特性卻相反。信號(hào)能夠通過(guò)電感的濾波器、或者通過(guò)電容連接到地的濾波器對(duì)于低頻信號(hào)的衰減要比高頻信號(hào)小，稱(chēng)為低通濾波器。

當(dāng)使用在音頻應(yīng)用時(shí)，它有時(shí)被稱(chēng)為高頻剪切濾波器，或高音消除濾波器。低通濾波器是指車(chē)載功放中能夠讓低頻信號(hào)通過(guò)而不讓中、高頻信號(hào)通過(guò)的電路，其作用是濾去音頻信號(hào)中的中音和高音成分，增強(qiáng)低音成分以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的低音單元。由于車(chē)載功放大部分都是全頻段功放，通常采用AB類(lèi)放大設(shè)計(jì)，功率損耗比較大，所以濾除低頻段的信號(hào)，只推動(dòng)中高頻揚(yáng)聲器是節(jié)省功率、保證音質(zhì)的最佳選擇。

低通濾波器工作原理

低通濾波器原理很簡(jiǎn)單，它就是利用電容通高頻阻低頻、電感通低頻阻高頻的原理。對(duì)于需要截止的高頻，利用電容吸收電感、阻礙的方法不使它通過(guò)；對(duì)于需要放行的低頻，利用電容高阻、電感低阻的特點(diǎn)讓它通過(guò)。

低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路（如音頻設(shè)備中使用的hiss濾波器）、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障（acousticbarriers）、圖像模糊處理等等，這兩個(gè)工具都通過(guò)剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供了信號(hào)的平滑形式。

低通濾波器（LPF）

最簡(jiǎn)單的低通濾波器由電阻和電容元件構(gòu)成，見(jiàn)上圖（a），實(shí)際上這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的RC低通電路，一般稱(chēng)為無(wú)源低通濾波器。該低通電路的電壓放大倍數(shù)為

由上圖（b）可見(jiàn)，當(dāng)頻率高于fo后，隨著頻率的升高，電壓放大倍數(shù)將降低，因此電路具有“低通”的特性。

這種無(wú)源RC低通濾波器的主要缺點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)低，由Au的表達(dá)式可知，通帶電壓放大倍數(shù)只有l(wèi)。同時(shí)帶負(fù)載能力差，若在輸出端并聯(lián)一個(gè)負(fù)載電阻，除了使電壓放大倍數(shù)降低以外，還將影響通帶截止頻率fo的值。

利用集成運(yùn)放與RC低通電路一起，可以組成有源濾波器，以提高通帶電壓放大倍數(shù)和帶負(fù)載能力。上圖（a）示出了一階低通有源濾波器的電路圖。

低通濾波器電路圖設(shè)計(jì)（一）

巴特沃斯濾波器

巴特沃斯濾波器是濾波器的一種設(shè)計(jì)分類(lèi)，其采用的是巴特沃斯傳遞函數(shù)，有高通、低通、帶通、帶阻等多種濾波器類(lèi)型。巴特沃斯濾波器在通頻帶內(nèi)外都有平穩(wěn)的幅頻特性，但有較長(zhǎng)的過(guò)渡帶，在過(guò)渡帶上很容易造成失真。

四階巴特沃斯低通濾波器