什么是高低通滤波

Question

什么是高低通滤波

Answer 1

根据傅里叶理论，任何波都可以分解成不同频率的波的合成
高通滤波和低通滤波是把波信号中高于或低于某一个阈值的波信号给滤除掉，保留需要的波信号；高通和低通同时用，就是带通滤波

Answer 2

低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的中音和高音成分，增强低音成分以驱动扬声器的低音单元。由于车载功放大部分都是全频段功放，通常采用AB类放大设计，功率损耗比较大，所以滤除低频段的信号，只推动中高频扬声器是节省功率、保证音质的最佳选择。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现，不论哪一种，都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元。
高通与低通滤波器的最常见拓扑是Sallen Key，它只需一个运放（图1a和1b）。多通（道）滤波器常用作带通滤波器（图1c），而且它还只需要一个运放。图2及图3示出了双二阶滤波器部分的拓扑。每种结构都能实现完整的通用滤波器传递函数。图2所示电路使用三个运放，并且使用中央运放的目的仅是为了使总的反馈路径为负反馈。带开关电容器的相同滤波器只需两个运放（图3）。参考文献1和2介绍了这些滤波器结构。

并且使用中央运放的目的仅是为了使总的反馈路径为负反馈

低通滤波器允许从直流到某个截止频率 (fCUTOFF) 的信号通过。将通用滤波器二阶传递函数的高通和带通系数均设为零，即得到一个二阶低通滤波器传递公式：

图4示出了一个典型低通滤波器的曲线，此曲线和表2表明低于f0的频率其响应相对平坦。对于高于f0的频率，信号按该频率平方的速率下降。在频率f0处，阻尼值使输出信号衰减。您可以级联多个这样的滤波器部分来得到一个更高阶的（更陡峭的转降）滤波器。假定设计要求一个截止频率为10kHz的四阶贝塞尔 (Bessel) 低通滤波器。根据参考文献1，每部分的转降频率分别为16.13及18.19 kHz，阻尼值分别为1.775及0.821，并且这两个滤波器分区的高通、带通和低通系数分别为0、0与1。您可以使用这两个带有上述参数的滤波器部分来实现所要求的滤波器。截止频率为输出信号衰减3 dB的频率点。

一阶高通滤波器 一阶高通滤波器包含一个RC电路，将一阶低通滤波器的R与C对换位置，即可构成一阶高通滤波器。如图所示为一阶高通滤波器。

图6－3－1所示的滤波器是反相放大器。其传递函数为

 其中，幅频特性为

由式（6－3－3）的幅频特性，可得到图6－3－1的幅频特性曲线，如图6－3－2所示。 由图6－3－2可知，一阶高通滤波器的缺点是：阻带特性衰减太慢，为⒛dB／10oct，所以这种电路只适用于对滤波特性要求不高的场合。

为了克服一阶高通滤波器的上述缺点，可采用二阶高通滤波器。 二阶高通滤波器
为了改进一阶高通滤波器的频率特性，可采用二阶高通滤波器。一个二阶高通滤波器包含两个RC支路，即将二阶低通滤波器的R与C对换位置，即可构成二阶高通滤波器。如图6－2－3所示为二阶低通滤波器的一般电路，也同样适用于二阶高通滤波器。由对图6－2－3的分析，可知通带增益为
 

在构成二阶高通滤波器时，只需选择Y1，Y2，Y3，Y4导纳的值即可。例如，当选择Y1＝sC1，Y1＝sC2，Y3＝1/R1，Y4＝1/R2时测构成图6－3－3所示的二阶高通滤波器。

对于图6－3－3所示的二阶高通滤波器，其传递函数为

 6+
如图所示为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，其阻带衰减特性的斜率为40dB／10oct，克服了一阶高通滤波器阻带衰减太慢的缺点。   

与二阶低通滤波器类似，二阶高通滤波器的各个参数也影响其滤波特性，如：阻尼系数f的大小决定了幅频特性有无峰值，或谐振峰的高低。 若要求高通滤波器的阻带特性下降速率大于40dB／10oct，必须采用高阶高通滤波器，同高阶低通滤波器一样，也是最常采用巴特沃思型和切比雪夫型近似，同样也是先查表，得到分母多项式，分别   图二阶高通滤波器幅频特性用一阶高通滤波器或二阶高通滤波器电路级联，来实现高阶高通滤波器电路。在此不再赘述。