一、高通濾波器(HPF)
作用
高通濾波器(High-PassFilter,HPF)的主要功能是允許高頻信號(hào)順暢通過,同時(shí)對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行有效抑制,廣泛應(yīng)用于圖像處理、音頻放大以及電子噪聲過濾等多個(gè)領(lǐng)域,對(duì)于提取高頻信息、去除低頻干擾起著關(guān)鍵作用。
頻率響應(yīng)
通帶:在截止頻率以上的高頻區(qū)域,信號(hào)可以毫無阻礙地通過,濾波器對(duì)這些高頻信號(hào)的衰減極小,確保高頻信息的完整傳輸。
阻帶:對(duì)于截止頻率以下的低頻信號(hào),濾波器會(huì)逐漸增強(qiáng)對(duì)其的衰減作用,隨著頻率降低,衰減程度不斷加大,從而有效抑制不需要的低頻成分。
電路結(jié)構(gòu)
在高通濾波器中,電容被放置在輸入端,電感則位于輸出端,這樣的布局使得電壓相位呈現(xiàn)超前狀態(tài)。以常見的RC高通濾波電路為例,電容與電阻采用特定的連接方式,輸入信號(hào)首先進(jìn)入電容,經(jīng)過濾波處理后,再傳輸至電阻,最終到達(dá)輸出端,實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的篩選和低頻信號(hào)的過濾。
應(yīng)用案例
在某個(gè)音頻放大電路中,為去除低頻噪聲并保留高頻音頻信號(hào),采用了一階高通濾波器。通過合理選擇電容和電阻的參數(shù),設(shè)定合適的截止頻率,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)音頻信號(hào)的純凈放大,提升了音頻輸出的質(zhì)量。其中,R1和R2用于調(diào)整輸出電壓,C1作為相位補(bǔ)償電容,加速穩(wěn)定輸出電壓,解決振鈴問題。C1和R2串聯(lián)至接地,C1相當(dāng)于輸入,R2相當(dāng)于輸出,分析得出電容在輸入端,因此為超前電壓相位,C1的相位補(bǔ)償作用對(duì)電路穩(wěn)定性和信號(hào)完整性至關(guān)重要。


二、低通濾波器(LPF)
作用
低通濾波器(Low-PassFilter,LPF)的作用與高通濾波器相反,它允許低頻信號(hào)順暢通過,而對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行有效抑制,在音頻處理、無線通信和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等眾多領(lǐng)域有著不可替代的重要地位。
頻率響應(yīng)
通帶:截止頻率以下的低頻信號(hào)是低通濾波器的通帶,這些信號(hào)在通過濾波器時(shí)幾乎不會(huì)受到衰減,能夠保持原有的幅度和特性。
阻帶:當(dāng)信號(hào)頻率超過截止頻率后,進(jìn)入阻帶,濾波器會(huì)對(duì)這些高頻信號(hào)逐漸增強(qiáng)衰減作用,隨著頻率的升高,衰減程度不斷加大,從而有效濾除高頻干擾。
電路結(jié)構(gòu)
在低通濾波器中,電容位于輸出端,電感置于輸入端,這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致電壓相位滯后。例如LC低通濾波電路,電感先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理,然后再經(jīng)過電容濾波,最終輸出平穩(wěn)的低頻信號(hào)。
應(yīng)用案例
在某無線通信系統(tǒng)中,為抑制高頻噪聲并保留低頻有效信號(hào),使用了LC低通濾波器。通過精心設(shè)計(jì)電感和電容的參數(shù),確定合適的截止頻率,實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的有效過濾和傳輸,提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力和信號(hào)質(zhì)量。在該系統(tǒng)中,R2和C1串聯(lián)接入地線,R2作為輸入,C1作為輸出,呈現(xiàn)出電壓滯后的特性。為達(dá)到相位補(bǔ)償?shù)哪康?,可以在R2上并聯(lián)C2,使C2和R1構(gòu)成高通濾波器Q,實(shí)現(xiàn)相位超前,但在這個(gè)低通濾波器應(yīng)用案例中,重點(diǎn)是突出低通濾波器本身的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

如下圖,低通為輸入R和輸出C。高通為輸入C和輸出R。

三、高通濾波器與低通濾波器的對(duì)比
電路構(gòu)成
電容位置:在低通濾波器中,電容處于輸出端,而在高通濾波器中,電容位于輸入端。這使得低通濾波器的電壓相位滯后,高通濾波器的電壓相位超前。
電感位置:電感在低通濾波器中位于輸入端,而在高通濾波器中則處于輸出端。這種布局差異導(dǎo)致兩者對(duì)不同頻率信號(hào)的響應(yīng)特性截然不同。
信號(hào)處理特性
信號(hào)通過能力:低通濾波器只允許低于特定截止頻率的信號(hào)通過,阻止高頻信號(hào);高通濾波器則允許高于特定截止頻率的信號(hào)通過,抑制低頻信號(hào)。
應(yīng)用場景差異:低通濾波器在音頻處理中用于保留低頻音頻信號(hào),去除高頻噪聲;高通濾波器在圖像處理領(lǐng)域可實(shí)現(xiàn)邊緣增強(qiáng)等功能,提取高頻圖像信息。
傳遞函數(shù)特性
高通濾波器的傳遞函數(shù)在低頻時(shí)表現(xiàn)為衰減,隨著頻率升高,增益逐漸提高;低通濾波器的傳遞函數(shù)則在低頻時(shí)增益較高,隨著頻率升高逐漸衰減。
頻率響應(yīng)曲線
高通濾波器的頻率響應(yīng)曲線從低頻向高頻呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),低頻時(shí)信號(hào)被衰減,高頻時(shí)信號(hào)通過;低通濾波器的頻率響應(yīng)曲線則是先上升后下降,低頻信號(hào)通過,高頻信號(hào)被衰減。
〈烜芯微/XXW〉專業(yè)制造二極管,三極管,MOS管,橋堆等,20年,工廠直銷省20%,上萬家電路電器生產(chǎn)企業(yè)選用,專業(yè)的工程師幫您穩(wěn)定好每一批產(chǎn)品,如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以直接聯(lián)系下方的聯(lián)系號(hào)碼或加QQ/微信,由我們的銷售經(jīng)理給您精準(zhǔn)的報(bào)價(jià)以及產(chǎn)品介紹
聯(lián)系號(hào)碼:18923864027(同微信)
QQ:709211280