低通滤波器
更新时间：2011-05-29 07:50
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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。
低通滤波器特点及用途
10MHz低通滤波器
电容参数相同的12DB/OCT低通滤波器
“由OP放大器构成的12DB/OCT低通滤波器”介绍的低通滤波器为保证获得0.707的Q值而造成各器的容量不一致，按计算的容量选取电容非常困难。本电路C1、C2的电容量相同，截止频率一旦确定，即可选取CO=C1=C2的合适值，然后反算RO所需的阻值。
另一方面，为了获得一定的Q值，使反馈放大器具有增益，但增益误差又会引起Q值的改变。
电路工作原理
在本电路中，A=1时，A=0.5，与无源滤波器无区别。当A大于1时，Q=1/（3-A），12DB/OCT的巴特沃次滤波器Q=0.707，A可假定为：A=3-（I/Q）1.585，根据R4=R3（A-1），当R3=10K时，R4可取5.85K，用5.1K和750欧串联而成。
采用这种方式可具有A=1.585的通事增益，再用接在前级或后级的电路使其衰减为1/1.585。反馈电容C3的作用是抑制因OP放大器的输入电容C1产生的尖峰。
截止频率FL的设定虽然有一定的自由度，但是当FL=100KHZ时，若R0=10K，则CO≈160PF，OP放大器的输入电容C1或寄生电容就会产生影响，所以CO必须从计算值中减少5~10PF。另外，OP放大器可换成单增益宽带产品。
低通滤波器延迟的频率变换
（a）给出的3阶巴特沃兹低通滤波器归一化延迟曲线，计算该滤波器经频率变换，3dB截止频率为100 Hz时，零频率处的延迟及通带内延迟的变化。
图 阶低通滤波器的延迟
解 为了将曲线去归一化，用2πrf．除延迟轴，用五乘频率轴，其中fc＝1O0Hz。结果曲线如图（b）所示。零频率处的延迟为3.2ms，在通带内延迟的变化是1.3ms。
低通滤波器在截止频率以下的标称延迟可以用下式估算：
式中，T是以ms为单位的延迟；″是滤波器的阶数；五是以Hz为单位的3dB戳止频率。作为近似估计，式的精度在25％以内。
（2）带通滤波器的群延迟 当一个低通滤波器变换为窄带带通滤波器时，延迟也变换为关于中心频率近似镜像对称的曲线。当带宽由窄带变为宽带时，延迟曲线的对称性被破坏，破坏程度近似地与滤波器带宽成正比。
对于窄带情况，带通滤波器的延迟曲线可以用下列规则来估算：
①归一化延迟曲线的时延轴除以πBW，其中BW是以Hz为单位的3dB带宽。
②频率轴乘以BW／2。
③做出第①、②步所得曲线的镜像，就可以形成关于中心频率对称的延迟特性。全部的3dB带宽就是BW。
低通滤波器到高通滤波器的变换
1/s代替归一化低通传递函数中的s，就可以获得高通响应。低通衰减值将出现在低通频率倒数的高通频率上。
在归一化LC低通滤波器中，简单地把电容和电感互相替换，并且替换后的元件值为原来的倒数，可以变换成相应的高通滤波器。这可以表示为
不受影响。
归一化椭圆函数低通滤波器的传输零点在进行高通变换时，也会变为倒数。即
为使高通滤波器中电感数量最少，通常选择对偶低通电路进行变换，但偶数阶全极点滤波器除外，这种情况下两种电路都可以使用。对椭圆函数高通滤波器，Filter Solutions软件可以提供归一化截止频率为lrad/s及1Ω端接阻抗的低通滤波器原型。这种情况下，使用对偶电路（无源滤波器2）。
低通到高通变换的目标是从包含电感数量多于电容数量的低通滤波器原型开始，这样变换后的结果中电容数量多于电感。
低通到高通变换之后，要把归一化的高通滤波器对要求的截止频率进行频率和阻抗变换。
