低通滤波器：使用OP-AMP和应用程序的LPF

滤波器可以定义为;它是用于重塑，修改和否则拒绝信号的所有不需要的频率的一种电路。理想的RC滤波器将划分并允许根据频率传递输入信号（正弦波）。通常，在低频（<100 kHz）应用中，被动过滤器使用电阻和电容器组件构造。所以它被称为一个被动RC过滤器。类似地，对于高频（> 100 kHz），信号可以使用电阻器电容器组件设计无源滤波器。所以这些电路被命名为被动RLC电路。这些过滤器基于它们让通过的信号的频率范围所谓的。使用常用三种过滤器设计，例如低通滤波器，高通滤波器， 和带通滤波器。本文讨论了低通滤波器的概述。

什么是低通滤波器？

这低通滤波器的定义或者LPF是一种用于传递低频信号的滤波器，以及高频比优选的截止频率衰减。这低通滤波器频率响应主要取决于低通过滤器设计。这些过滤器以多种形式存在并提供更平滑的信号类型。设计人员将经常使用这些过滤器，如具有阻抗以及Unity带宽的原型过滤器。

通过平衡优选的阻抗和带宽来获取优选的滤波器，并进入优选带类型的变化低通（LPF），高通（HPF），带通（BPSF）或带停止（BSF）。

一阶低通滤波器

图中显示了一阶LPF。这个电路是什么？一个简单的积分器。请注意，Integrator是LPFS的基本构建块。

认为z1 = 1 /⍵1

V1 = VI * 1/1 + 1 = VI（1 /⍵1）/ 1+（1 /⍵1）

= VI 1/11 + 1

= VI 1/11 + 1

这里s =j⍵.

低通滤波器传输功能是

1 / = 1/11 + 1

输出减少（衰减）成反比频率。如果频率加倍输出为一半（-6 dB，则每次频率加倍 - 每个八度音程为6 dB）。这是一阶的LPF，滚动为-6 dB /倍频程。

二阶低通滤波器

这二阶低通滤波器如图所示。

认为z1 = 1 /⍵1

V1 = VI 1/1 + 1

VI *（1 /⍵1）/ 1 +（1 /⍵1）

VI 1/11 + 1

= VI 1/11 + 1

这里s =j⍵.

低通滤波器传输功能

1 / = 1/11 + 1

认为z2 = 1 /⍵1

V1 = VI 2/2 + 2

VI *（1 /⍵2）/ 2 +（1 /⍵2）

VI 1/22 + 1

= VI 1/22 + 1

VI（1/11 + 1）*（1/22 + 1）

= 1 /（21212+（11 + 22）+1）

因此传递函数是二阶方程。

/ = 1 /（21212+（11 + 22）+1）

输出减少（衰减）与频率的正方形相反。如果频率加倍输出ISC1 / 4。（ - 12 dB，每次频率或每倍频度12 dB）。这是第二顺序的低通滤波器，卷为-12 dB /倍频程。

这低通滤波器Bode Plot如下所示。通常，利用BODE图的帮助表示低通滤波器的频率响应，并且该滤波器以其截止频率和频率滚动速率区分

使用运算放大器的低通滤波器

OP-AMPS或运算放大器在不使用电感器的情况下提供非常高效的低通滤波器。OP-AMP的反馈回路可以与过滤器的基本元素合并，因此通过使用除电感除外的所需组件，可以轻松地形成高性能LPF。这OP-AMP的应用LPFS用于不同的区域电源输出DAC（数字到模拟转换器）用于消除别名信号以及其他应用程序。

使用OP-AMP的第一阶Active LPF电路

这电路图单极或第一阶有效低通滤波器如下所示。电路使用OP-AMP的低通滤波器用途电容器跨越反馈电阻。当频率增加时，该电路具有增强反馈液位的频率，然后电容器的无功阻抗落下。

可以通过工作电容电抗可以等于电阻器的电阻的频率来完成该过滤器的计算。这可以通过使用以下公式获得。

XC = 1 /Πfc

其中“XC”是欧姆中的电容电抗

'Π'是标准字母，值为3.412

'f'是频率（单位-Hz）

'C'是电容（单位 - Farads）

这些电路的带内增益可以通过消除电容器的效果以简单的方式计算。

由于这些类型的电路有助于在高频率下降低增益，并且为每个八度音频提供6dB的滚动的最终速度，这意味着频率中的每次重复的O / P电压分割。因此，这种过滤器被命名为第一顺序或单极低通滤波器。

二阶Active LPF电路使用OP-AMP

使用A.运算放大器，可以在宽范围内使用异种增益水平以及滚动模型来设计过滤器。此过滤器提供带宽响应以及Unity Gain。

电路值计算对响应并不复制Butterworth低通滤波器＆unity收益。对于这些电路和电容器的比例值以及电阻器的比率值，必须对此进行显着阻尼。

R1 = R2.

C1 = C2.

f = 1 - √4πrc2

在选择值时，请确保电阻器的值将在10公斤欧姆到100公斤欧姆中下降到该区域。这是值得的，因为电路的O / P阻抗通过本节的频率和外部值增加可能会改变该行为。

低通滤波器计算器

对于RC.低通滤波器电路， 这低通滤波器计算器计算交叉频率并绘制低通滤波图这被称为凸起图。

例如：

如果我们知道电路中的电阻器和电容器的值，则可以通过使用以下公式来计算低通滤波器传递函数。

VOUT（S）/ VIN（S）+ 1 / CR / S + 1 / CR

计算给定电阻的频率值以及电容值

FC.= 1/2πrc.

低通滤波器应用

低通滤波器的应用包括以下内容。

• 低通滤波器用于电话系统中，用于将音频中的音频频率转换为带限量的语音频带信号。
• LPFS用于过滤从电路中称为“噪声”的高频信号，因为信号通过该滤波器，因此最大的高频信号被消除，并且可以产生明显的噪声。
• 低通滤波器图像处理用于增强图像
• 由于音频中的应用，有时这些过滤器被称为高音切割或高切割。
• 低通滤波器用于RC电路，该电路被称为RC低通滤波器。
• LPF用作积分商像RC电路一样
• 在多速率DSP中，在执行内插器时，LPF用作防成像滤波器。类似地，当执行DECIMITOR时，该滤波器用作抗锯齿滤波器。
• 低通滤波器用于超大外差的接收器中，用于基带信号的有效响应。
• 低通滤波器用于来自人体的医疗器械的信号，同时使用电极的测试频率较少。因此，这些信号可以通过LPF来移除一些不需要的环境声音。
• 这些滤波器用于占空比幅度的转换以及相位锁定环路中的相位检测。
• LPF用于DIODE检测器的AM无线电，以将AM调制的中频信号改变为音频信号。

因此，这是关于一个低通滤波器。设计基于OP-AMP的LPF是简单的设计，以及使用不同类型的过滤器的更复杂的设计。对于更多应用程序，LPF提供了出色的性能。这是一个问题，低通滤波器的主要功能是什么？