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如何实现通过低通滤波器滤掉高频噪声

来源:2018-02-09 16:15:08 时间:2018-02-18 编辑:爱站编辑 关键词: RC滤波器

如何实现通过低通滤波器滤掉高频噪声?关于一阶滤波器的种种有很多资料可查,像截止频率啊,相移啊什么的,这些在这里就不再重复了。本文主要阐述一下在学习过程中曾被困扰的地方,及本人的简要分析。

  关于一阶滤波器的种种有很多资料可查,像截止频率啊,相移啊什么的,这些在这里就不再重复了。本文主要阐述一下在学习过程中曾被困扰的地方,及本人的简要分析。

  本文从无源RC低通滤波器说起,以一个实例为讨论背景:有一个心电放大电路,最后一级输出阻抗50欧姆,但是该电路输出信号存在明显的毛刺,那么我们想通过低通滤波器滤掉高频噪声,该如何实现呢?

  最简单的做法,就是在输出上直接加上一个无源RC滤波器了,心电信号频率范围是:0.05-100Hz,为确保有用信号在通带不产生过于不平衡的衰减,我们设计一个截止频率为150Hz的低通滤波器(因为在到达截止频率时,信号已经产生了3dB衰减,一般选取的截止频率值要比实际有用信号的最高频率稍大一些)

  如图1所示:

  图1

  输出幅值变了!信号源输出峰值1V信号,在滤波器输出时,由图1可见,不足1V(每格500mV,不足两格)。怎么回事?

  将该滤波器独立出来,利用理想电压源注入信号,观察滤波器输出:

  图2

  此时的滤波器输出就基本达到了峰值1V的输出。加上含输出阻抗的前级电路就不能达到了呢,原因何在?一直以为RC滤波器根据公式计算出截止频率,然后选定参数,加到电路里面去就OVER了,看来不是那么简单,它会受前后级阻抗的影响,那么其定量关系该怎么确定呢?不搞清楚这个问题,电路设计就如阿呆一般,停留在社会主义初级阶段了。

  后面我们就探究一下RC滤波器在电路中的匹配问题:

  以上面的应用为例,假设前级电路的输出阻抗为Ro1,输出信号电压峰值为±2V,后级电路的输入阻抗为RL2,那么,加入一阶无源RC低通滤波器后,后级电路实际接收信号峰值为多少呢?

  该实例等效后的电路如下:

  图3

  在电路设计或分析时,不考虑前后级及本身的输入输出阻抗,想当然的认为后级接收到的信号峰值为±2V,有木有过?阿呆的确有过,并且因实测输出达不到±2V而迁怒于元器件参数不给力、电路板设计不给力。

  那么到底给如何去分析呢,首先我们看前级输出到RC滤波器的定量关系:

  图4

  信号源输出阻抗为Ro1欧姆,RC滤波器输入阻抗:

  则图中Point7处电压为:

  然后我们看RC滤波器到后级输入的定量关系:

  图5

  图中Point 3出电压:

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