原文作者:工程師看海, 節選自原創系列課程:《運放秘籍》第三部-信號電路與系統新說
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,還有無數中組合方法,
那么這兩組參數,究竟選多少合適呢?
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。
圖4-89 RC電路的輸入阻抗
第三個約束條件:前級運放驅動電流。
這個需要根據運放的工作電壓、驅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≥100/10=10Ω,前級運放的輸出驅動電流能力越小,則RC的輸入阻抗應該越大。
(運放驅動電流,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、系統噪聲評估優化,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”。
以上是看海總結的RC低通濾波阻容值方法,你學廢了嗎?
(原創作者:工程師看海)
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