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设计一个RC低通滤波器的大致步骤

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poison0|  楼主 | 2024-2-23 15:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 poison0 于 2024-2-23 15:29 编辑

#申请原创#  @21小跑堂



设计一个RC低通滤波电路,首先需要确定滤波器的类型(低通、高通、带通、带阻等)和所需的频率特性。


假设我设计一个RC低通滤波器:
1. 确定要求:
  • 我希望设计一个截止频率为 237765d8460b77a3a.png 的低通滤波器,得低于 7832565d846107a9f3.png 的信号通过,高于 1225565d846182660f.png 的信号被滤除。
  • 确定信号的频率范围,以及所需的通带衰减和阻带衰减。

2. 计算 RC 时间常数 8151465d84623b8f1d.png
  • RC 时间常数 9138365d8462789e86.png 与截止频率 1307765d84632a1e53.png 之间的关系为:





    2356765d84639c3132.png




3. 选择电阻 R 的数值:
  • 电阻 R 的选择通常依赖于电路的输入和输出阻抗,以及所需的电压增益。

4. 计算电容 C 的数值:
  • 电容 C 的数值可以通过 9699265d84649952a0.png 计算得到。

5. 画出电路图:
  • 根据计算得到的 R 和 C 的数值,画出RC低通滤波器的电路图。

4356765d845ad13259.png
  • Vin 是输入信号。
  • R 是电阻,数值由计算得到。
  • C 是电容,数值由计算得到。
  • Vout 是输出信号。

一个简单的一阶RC低通滤波器,输入信号通过电阻 R 连接到电容 C,然后输出信号从电容 C 取出。
这个电路通过选择合适的 R 和 C 值,可以实现所需的截止频率。
确保电阻和电容的数值符合实际可用的标准值。

6. 模拟和验证:
  • 使用电路仿真工具(如SPICE)进行模拟,验证滤波器的性能。
  • 调整电阻和电容的数值,以满足特定的要求。

7. 确定实际元件值:
  • 选择实际可用的电阻和电容数值,接近计算得到的理论值。

选择实际可用的电阻和电容数值时,通常需要根据标准值选择最接近的元件。电阻和电容的标准值可以在电子元件的规格表中找到。
假设根据计算得到的理论值,选择一个接近的截止频率,以下是一个示例:
  • 截止频率 5069965d8472d2686b.png
  • 选择标准电阻值 6670865d847344f0e1.png (接近值,实际可用的标准电阻值)
  • 选择标准电容值 9491265d8473b7bd63.png (接近值,实际可用的标准电容值)

请注意,电容值通常有标准的数值序列,例如 E12、E24 等。在实际选择中,您可能需要根据最接近的标准值来调整电容值。
最终的电路图如下:
3229865d84746d1524.png
实际设计时,还得需要考虑电容的电压容忍度、电阻的功率容量等因素,得确保元件符合设计要求。


8. 制作原型和测试:
  • 制作电路原型,并使用实验测量设备验证滤波器的性能。
  • 调整元件值以满足实际性能要求。

使用面包板或其他电子原型板,按照电路图连接电阻和电容。
使用万用表等测试工具,测量实际连接的电阻和电容的数值,确保它们接近所选的标准值。
最好是连接一个信号源(例如函数发生器)示波器以监视输入和输出信号。
使用函数发生器,逐渐改变输入信号的频率,可以更清楚的观察输出信号的变化。
根据实际测量结果,需要微调电阻或电容的数值,使滤波器的性能更接近设计要求。
分析可能的差异并确定是否需要进一步的调整。

最终:
一个简单的RC低通滤波器设计就完成了!
对于更复杂的滤波器设计,需要考虑各种因素,如阶数、滚降率、群延迟等。

使用更多的电子设计工具和进行详细的电路分析是复杂滤波器设计的必要步骤,可以逐步添加这些工具让我们设计的东西更接近目标,更快的出来需要设计的东西。


以上是我总结的设计一个RC低通滤波器的大致步骤,欢迎各位同僚指出问题和不足。

书写良多通用知识,实属抛砖引玉,欢迎指正!!




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21小跑堂 打赏了 30.00 元 2024-02-27
理由:恭喜通过原创审核!期待您更多的原创作品~

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21小跑堂 2024-2-27 11:10 回复TA
细致的分解RC低通滤波器的设计步骤,通过文字加公式的形式进行讲解,便于读者理解。具有一定参考价值 
21mengnan| | 2024-2-29 22:59 | 显示全部楼层
低通,高通,带通。

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tifmill| | 2024-3-4 17:30 | 显示全部楼层
需要确定您希望滤波器的截止频率是多少。截止频率是滤波器开始减少信号增益的频率点。

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everyrobin| | 2024-3-5 12:57 | 显示全部楼层
RC低通滤波器是一种常见的模拟滤波器,它由一个电阻(R)和一个电容(C)组成。

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lzbf| | 2024-3-5 14:58 | 显示全部楼层
滤波器在截止频率附近通带内的增益应保持不变,根据应用需求确定允许的通带内增益变化范围。

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nomomy| | 2024-3-7 12:04 | 显示全部楼层
RC低通滤波器可以有多种结构,如一阶、二阶等。一阶低通滤波器由一个电阻和一个电容组成,具有简单的结构和较低的增益。二阶低通滤波器由两个电阻和两个电容组成,具有更复杂的结构和更高的增益。

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pl202| | 2024-3-7 21:55 | 显示全部楼层
截止频率是指滤波器开始对输入信号进行滤波的频率点。这个频率由用户根据具体的应用需求来确定。

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uiint| | 2024-3-9 21:21 | 显示全部楼层
需要确定滤波器的截止频率。截止频率是滤波器能够通过的最大频率,高于这个频率的信号将被滤除。截止频率通常用赫兹(Hz)来表示。

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ulystronglll| | 2024-3-10 08:40 | 显示全部楼层
对于一阶RC低通滤波器,只需要一个电阻和一个电容串联或并联即可。
对于二阶滤波器,需要两个电阻和两个电容组成,通常采用串联RC网络和并联RC网络组合的方式。

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timfordlare| | 2024-3-11 20:19 | 显示全部楼层
选择了合适的元件值之后,你就可以设计电路了。RC低通滤波器非常基础,只需要一个电阻和一个电容串联即可。

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averyleigh| | 2024-3-12 12:25 | 显示全部楼层
将选定的电阻和电容按照电路图连接起来。一般来说,电阻会串联在信号路径中,电容则会与负载并联。

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kmzuaz| | 2024-3-14 13:24 | 显示全部楼层
要确定以下参数:
a. 通带增益(A0):通带增益是指滤波器在通带内的增益,通常设置为1(无增益)或需要的增益值。
b. 截止频率(fC):截止频率是滤波器的频率特性发生显著衰减的频率点。RC低通滤波器的截止频率由公式fC = 1 / (2πRC)确定,其中R是电阻,C是电容。
c. 阻带衰减(A):阻带衰减是指滤波器在阻带内的增益衰减,通常用分贝(dB)表示。对于RC低通滤波器,阻带衰减与电容C和电阻R的值有关。

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iyoum| | 2024-3-15 16:00 | 显示全部楼层
根据滤波器规格选择合适的电阻(R)和电容(C)元件。电阻和电容的种类、容量和耐压等参数都需要符合设计要求。

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uytyu| | 2024-3-15 18:38 | 显示全部楼层
使用RC低通滤波器的截止频率公式f=1/(2πRC)来选择适当的电阻和电容值。例如,如果您选择的截止频率为f,电阻值为R,那么可以通过公式解出电容值C=1/(2πfR)。

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vivilyly| | 2024-3-16 15:56 | 显示全部楼层
使用电路分析工具(如模拟软件或手持式分析仪)分析滤波器的频率响应、增益、相位等性能指标。根据分析结果,对滤波器进行微调,以满足设计要求。

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alvpeg| | 2024-3-16 20:59 | 显示全部楼层
根据电路图制作滤波器,并使用测试设备(如示波器、频谱分析仪等)测试滤波器的性能。在测试过程中,应记录滤波器的实际性能和测试数据。

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lzmm| | 2024-3-17 11:38 | 显示全部楼层
设计好电路之后,你需要对其进行测试和验证,以确保它符合设计的性能要求。这可能包括使用信号发生器来生成不同频率的信号,然后观察滤波器对这些信号的响应。

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juliestephen| | 2024-3-17 22:52 | 显示全部楼层
在计算出R和C的理论值之后,你需要根据实际应用的需求来选择具体的元件值。这可能涉及到对元件值的标准化,因为许多电容和电阻的标称值并不是理论计算出的精确值。

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bartonalfred| | 2024-3-18 08:04 | 显示全部楼层
RC低通滤波器可以是一阶、二阶或者更高阶的滤波器。一阶滤波器简单但效果有限,二阶滤波器性能更好但更复杂。

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很好的图文教程,非常清晰

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