高通滤波器
高通滤波器，又称低截止滤波器、低阻滤波器，允许高于某一截频的频率通过，而大大衰减较低频率的一种滤波器。它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰。
基本信息
中文名
高通滤波器
外文名
High-pass filter
特点
只允许比特定频率高的信号通过
应用领域
通信技术、信号处理等
基本概念
高通滤波器
高通滤波器是一种让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。其特性在时域及频域中可分别用冲激响应及频率响应描述。后者是用以频率为自变量的函数表示，一般情况下它是一个以复变量jω为自变量的的复变函数，以H（jω）表示。它的模H（ω）和幅角φ（ω）为角频率ω的函数，分别称为系统的“幅频响应”和“相频响应”，它分别代表激励源中不同频率的信号成分通过该系统时所遇到的幅度变化和相位变化。可以证明，系统的“频率响应”就是该系统“冲激响应”的傅里叶变换。当线性无源系统可以用一个N阶线性微分方程表示时，频率响应H（jω）为一个有理分式，它的分子和分母分别与微分方程的右边和左边相对应。
低通滤波器
滤波器可以定义为：它是一种用于重塑，修改和阻断所有不需要的频率的电路。通常，在低频（<100 kHz）应用中，无源滤波器使用电阻和电容组成。因此它被称为无源RC滤波器。同样，对于高频（> 100 kHz）信号，无源滤波器可以设计为电阻 - 电感 - 电容组合。因此，这些电路被称为无源RLC电路。通常使用三种滤波器设计：低通滤波器，高通滤波器和带通滤波器本文讨论低通滤波器。
1什么是低通滤波器
低通滤波器（LPF） 的定义是一种用于传递低频信号，衰减高频信号的滤波器。低通滤波器的频率响应主要取决于低通滤波器的设计以下是各型LPF介绍。
2一阶低通滤波器
图中显示了一阶LPF，请注意，积分器是LPF的基本构建块。
一阶低通滤波器
低通滤波器传递函数是：输出与频率成反比减小（衰减）。如果频率加倍输出是一半（每增加一倍频率为-6 dB）。
3二阶低通滤波器
如下图所示为二阶低通滤波器。
二阶低通滤波器
输出与频率的平方成反比地减小（衰减），如果频率加倍输出。（ - 每增加一倍频率为12 dB）。
4采用运算放大器的低通滤波器
运算放大器的反馈环路可以与滤波器的基本元件结合使用，因此，通过使用除电感器之外的所需组件，可以轻松形成高性能LPF。
5采用运算放大器的一阶有源LPF电路
单极有源低通滤波器如下所示。使用运算放大器的低通滤波器电路在反馈电阻两端使用电容。当频率增加以增强反馈电平，电容器的无功阻抗下降时，该电路具有更好的效果。
采用运算放大器的一阶低通滤波器
可以通过处理电容的电抗等于电阻的频率来完成该滤波器的计算。这可以通过使用以下公式获得。
其中：Xc是以欧姆为单位的容抗；
π是标准字母，其值为3.412；
f是频率（单位-Hz）；
C是电容（Units-Farads）。
通过消除电容器的影响，可以以简单的方式计算这些电路的带内增益。
由于这些类型的电路有助于降低高频增益，并且为每个倍频程提供-6 dB的衰减，因此，这种滤波器被称为一阶或单极低通滤波器。
6采用运算放大器的二阶有源LPT电路
通过使用运算放大器，可以设计具有不同增益水平的宽范围滤波器以及衰减模型。
采用运算放大器的二阶有源LPF电路
其中：
在选择值时，请确保电阻值在10千欧姆至100千欧姆的范围内。
7低通滤波计算器
对于RC 低通滤波器电路，通过计算交叉频率并绘制相应的图谱，其被称为波特图。
例如：如果我们知道电路中电阻和电容的值，则可以使用以下公式计算低通滤波器传递函数。
计算给定电阻的频率值以及电容值：
LPF波形
8低通滤波器应用
低通滤波器的应用包括：
低通滤波器用于电话系统，用于将扬声器中的音频频率转换为带限语音频带信号。LPF用于过滤来自电路的高频信号，称为“噪声”，当信号通过该滤波器时，大部分高频信号被消。图像处理中的低通滤波器用于增强图像。有时这些滤波器由于音频应用。低通滤波器用于RC电路，RC电路称为RC低通滤波器。LPF用作RC电路的积分器。在多速率DSP中，在执行内插器时，LPF用作反成像滤波器。类似地，当执行抽取器时，该滤波器用作抗混叠滤波器。低通滤波器用于来自人体的医疗设备的信号，而使用电极的测试频率较低。因此，这些信号可以流过LPF，以消除一些不需要的环境声音。这些滤波器用于转换占空比幅度以及锁相环中的相位检测。LPF在AM无线电中用于二极管检测器，以将AM调制的中频信号改变为音频信号。
高通滤波器截止频率计算公式
不通滤波器计算公式不同。 简单的一阶RC低通、高通滤波器，其截止角频率均为ω0=1/RC。
带通滤波器可以由一个RC低通和一个RC高通滤波器串联构成，要求RC低通滤波器的截止角频率ωL高于RC高通滤波器的截止角频率ωH，反之，就是带阻滤波器。带通或带阻滤波器的中心角频率为(ωL+ωH)/2。
