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你知道嗎:怎么選擇RC低通濾波阻容值?

工程師看海 ? 來源:工程師看海 ? 作者:工程師看海 ? 2024-09-24 14:24 ? 次閱讀

原文作者:工程師看海, 節(jié)選自原創(chuàng)系列課程:《運放秘籍》第三部-信號電路與系統(tǒng)新說

RC低通濾波器是再常見不過的濾波電路了,只要一個電阻和一個電容就可以實現(xiàn)低通濾波,在實際工程中,往往是只一個公式來約束電阻和電容,即截止頻率的計算公式:

fc=1/(2πRC)

當我們確定了截止頻率,那么電阻R和C的乘積也就確定了。

比如截止頻率為1000Hz的話,那么RC的乘積就是0.00016,

如果電容取1uF,那電阻就是160Ω,

而如果電容取100nF,那電阻就是1600Ω,以此類推,還有無數(shù)中組合方法,

那么這兩組參數(shù),究竟選多少合適呢?

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圖4-88

第一個約束條件:截止頻率fc。

截止頻率的計算公式:fc=1/(2πRC),一旦截止頻率確定,既可以確定RC的乘積。

第二個約束條件:RC的輸入、輸出阻抗。

輸入阻抗越大、輸出阻抗越小,則越好。比如,C=1uF、R=160Ω與C=100nF與R=1600Ω這兩種配置,其截止頻率都是1kHz,從圖4-89 可知,C=1uF、R=160Ω的配置下,其輸入阻抗更低,該配置不利于信號在級間傳播。反之,RC的輸入阻抗越大,越利于級間傳播。

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圖4-89 RC電路的輸入阻抗

第三個約束條件:前級運放驅(qū)動電流

這個需要根據(jù)運放的工作電壓、驅(qū)動電流強度以及信號大小來評估。比如運放輸出的最大信號是100mV,最大輸出電流為10mA,則RC濾波電路的輸入阻抗應(yīng)≥100/10=10Ω,前級運放的輸出驅(qū)動電流能力越小,則RC的輸入阻抗應(yīng)該越大。

(運放驅(qū)動電流,在《運放秘籍》第一部有詳細介紹)

第四個約束條件:噪聲。

電阻越大則噪聲越大,不過RC濾波電路一般在電路的后級,其噪聲貢獻不大,但并不意味著可以隨隨便便用幾MΩ的電阻。

(運放、系統(tǒng)噪聲評估優(yōu)化,在《運放秘籍》第一部、第三部和第四部有詳細介紹)

第五個約束條件:精度。

比如RC后面連接SAR型ADC,其內(nèi)部電容會被充電,如果外部電阻值太大,就可能會延遲充電時間,進而導(dǎo)致ADC采集的精度降低。

第六個約束條件:電容諧振頻率。

電容是有自諧振頻率的,只有在諧振之內(nèi)工作才有效,高于諧振頻率,電容反而會變成“電感”。

以上是看海總結(jié)的RC低通濾波阻容值方法,你學(xué)廢了嗎?

(原創(chuàng)作者:工程師看海)

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