【科普】噪声滤波器的基本原理

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低通滤波器的组成元件有电感(线圈)和电容。电感特性如第一种所示,相对于低频部分(类似电阻:阻抗越高信号越难通过)阻抗也较低,频率越高阻抗也越高。

式1  |Z|=2π∙f∙L  (Z:阻抗 f:频率  L:电感値)

因此,如果将电感串联插入噪声通道,频率较低的信号成分将容易通过,频率较高的噪声成分将不易通过。

图1:电感作为低通滤波器的工作特性

另一方面,电容的特性与电感恰恰相反,频率越低阻抗越高,频率越高阻抗越低。
 

式2  |Z|=1/(2π∙f∙C)   (Z:阻抗 f:频率 C:静电容量)

低通滤波器如果要利用该特性,就需要将电容插入噪声通道与地线之间。如此一来,低频信号能够照常通过,高频噪声成分因接地侧的阻抗较低,将流向接地侧,从而达到降噪效果。

图2:电容作为低通滤波器的工作特性

上述两种元件是最简单的低通滤波器,可以通过相互的组合,构成高性能的低通滤波器。

滤波器的元件数与频率特性


图3显示了组成滤波器的元件数与滤波器频率特性之间的关系。想知道什么是插入损耗,可以看一下图中各滤波器的信号衰减量,图越往下衰减量越多。从图上我们可以看到,滤波器中的元件越多,频率特性的斜率就越大。元件较少的滤波器的频率特性范围较窄(斜率较小),衰减频率及通过频率的选择度较低,有可能导致部分信号衰减或者噪声没有彻底去除。另一方面,元件较多的滤波器的频率特性范围较宽(斜率较大),频率的选择度较高,信号可以在几乎不衰减的状态下去除噪声。

滤波器元件数与频率特性

 

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