第3节 高通滤波器 (修订中)

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高通滤波器的任务与低通滤波器正好相反:使高频信号容易通过,而低频信号则难以通过。正如人们所预料的那样,高通滤波器的电感(下图)和电容(下图)版本与它们各自的低通滤波器设计正好相反:

电容式高通滤波器。

电容式高通滤波器。

# 1. 电容器的阻抗

电容器的阻抗(上图)随着频率的降低而增加。(下图)这种串联的高阻抗往往会阻止低频信号到达负载。

电容式高通滤波器
 v1 1 0 交流 1 罪
 c1 1 2 0.5u
 rload 2 0 1k
 .ac 林 20 1 200
 .plot ac v(2)
 。结尾

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电容式高通滤波器的响应随频率增加。

电容式高通滤波器的响应随频率增加。

电感式高通滤波器。

电感式高通滤波器。

# 2. 电感器的阻抗

电感器的阻抗(上图)随着频率的降低而降低。(下图)这种 并联 (opens new window)的低阻抗往往会使到达负载电阻的低频信号短路。结果,大部分电压在串联电阻器 R1 上下降。

电感高通滤波器
 v1 1 0 交流 1 罪
 r1 1 2 200
 l1 2 0 100m
 rload 2 0 1k
 .ac 林 20 1 200
 .plot ac v(2)
 。结尾

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电感式高通滤波器的响应随频率增加。

电感式高通滤波器的响应随频率增加。

这一次,电容式设计是最简单的,只需要在负载之上和之外的一个组件。而且, [电容器](https://www.allaboutcircuits.com/video- 肤效应 (opens new window)和电磁铁芯损耗,高频通常会导致电感器行为异常。

# 3. 截止频率

与低通滤波器一样,高通滤波器也有一个额定_截止频率_,高于该频率,输出电压会增加到输入电压的 70.7% 以上。正如电容式低通滤波器电路的情况一样,电容式高通滤波器的截止频率可以用相同的公式计算:

在示例电路中,除了负载电阻 (opens new window)之外没有其他 电阻,因此这就是公式中 R 的值。

# 4. 高通滤波器的应用

以立体声系统为例,与高音(高音)扬声器串联的电容器将用作高通滤波器,对低频低音信号施加高阻抗,从而防止功率浪费在扬声器再现此类声音效率低下。

以类似的方式,与低音扬声器(低音)扬声器串联的电感器将用作特定扬声器旨在再现的低频的低通滤波器。

在这个简单的示例电路中,中音扬声器受到来自立体声输出的全频谱的影响。有时会使用更精细的过滤器网络,但这应该会给您一个大致的概念。

另请记住,我只向您展示此立体声系统上的一个通道(左或右)。一个真正的立体声音响应该有六个扬声器:2 个低音扬声器、2 个中音扬声器和 2 个高音扬声器。

高通滤波器将高频路由到高音扬声器,而低通滤波器将低频路由到低音扬声器。

高通滤波器将高频路由到高音扬声器,而低通滤波器将低频路由到低音扬声器。

为了获得更好的性能,我们可能希望有某种滤波器电路能够将低(低音)和高(高音)之间的频率传递到中音扬声器,这样就不会浪费任何低频或高频信号功率在无法有效再现这些声音的扬声器上。

我们要寻找的是_带通_滤波器 (opens new window),这是下一节的主题。

审查:

  • 高通滤波器允许高频信号从源到负载轻松通过,而低频信号则难以通过。
  • 电容式高通滤波器插入一个与负载串联的电容器;电感高通滤波器插入一个串联电阻和一个与负载并联的电感。前一种滤波器设计试图“阻止”不需要的频率信号,而后者试图将其短路。
  • 高通滤波器的_截止频率是输出(负载)电压等于输入(源)电压的 70.7% 时的频率。_高于截止频率,输出电压大于输入的 70.7%,反之亦然。

相关练习:


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Last Updated: 3/23/2022, 11:24:23 AM