电容和电感的阻抗与频率相关。电感阻抗与频率成正比,电容阻抗与频率成反比。可利用这些特性来选择或抑制输入信号的某些频率。这种对频率的选择和抑制称为滤波,执行滤波的电路称为滤波器。
如果滤波器通过高频并抑制低频,则它是高通滤波器。反之,如果它通过低频并抑制高频,则它是低通滤波器。与大多数事物一样,滤波器不可能很完美。它们不可能绝对通过某些频率并绝对抑制其他频率。如果信号输出幅度(电压幅度)在最大幅度的70%或1/√2范围内,则认为通过该频率,否则为抑制该频率。70%幅度处的频率称为截止频率、滚降频率或半功率频率。
图3.RL高通滤波器。在低频时,与电阻R的阻值相比,电感阻抗非常小。这意味着电感两端的电压电势Vo将远远小于电阻两端的电压降。在高频时则正好相反,由于电感阻抗值的变化,Vo 变得很大而VR1 变得很小。
频率响应:滤波器输出电压幅度与频率成函数关系的曲线图。它通常用于表征滤波器的正常工作频率范围。
在无焊试验板上搭建如图2所示的RC电路,使用的元件为 R1 = 1 kΩ, C1 = 1 μF.将 Channel A AWGMin值设为0.5 V,Max值设为4.5V,从而生成一个峰峰值为4 V,中心为2.5 V的正弦波,作为输入电压施加于电路。在AWG A Mode下拉菜单中选择SVMI模式。在AWG A Shape下拉菜单中选择正弦波。在AWG B Mode下拉菜单中选择高阻抗模式。在ALICE 曲线下拉菜单中选择显示CA-V和CB-V。在触发器下拉菜单中选择CA-V和自动电平。将迟缓设为2(ms)。调节时间基准,直到显示屏方格上大约可显示两个周期的正弦波信号。在Meas CA下拉菜单中选择CA-V下的峰峰值,并对CB执行同样操作。同样,在Meas CA菜单中选择A-B相位。从50 Hz低频开始,在示波器屏幕上测量输出电压CB-V的峰峰值。它应当与通道A的输出相同。小幅逐步增加通道A的频率,直到通道B的峰峰值电压大约为通道A的峰峰值电压的0.7倍。计算70% V p-p的值并在示波器上获得达到这一电压值时的频率。这样就得到了构建的RC低通滤波器的截止(滚降)频率。
在无焊试验板上搭建如图3所示的RL电路,使用的元件为 R1 = 1 kΩ, L = 20 mH.重复A中的步骤2和3,获得示波器输出。从20 kHz高频开始,在示波器屏幕上测量输出电压CB-V的峰峰值。它应当与通道A的输出相同。小幅逐步降低通道A的频率,直到通道B的峰峰值电压大约为通道A的峰峰值电压的0.7倍。计算70% V p-p的值并在示波器上获得达到这一电压值时的频率。这样就得到了构建的RL高通滤波器的截止(滚降)频率。
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