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电子元件 · 传感器及模拟信号

RC 滤波器的频率响应

RC 滤波器根据频率,以不同的方式改变信号的幅度和相位。截止频率并非信号完全消失的点。

相关实验:RC 滤波器与频率响应 →
RC 滤波器与频率响应
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意义与机制

低通滤波器有效地传递低频,而高通滤波器则相对有效地传递高频。关键在于确定输出是否应该放置在电阻或电容上。

由于电容的容抗随频率变化,电压分配比也随之变化。振幅变化和随时间发生的相位偏移,是同一响应的两方面。

关系与条件

对于理想的无负载RC滤波器,fc = 1/(2πRC)。 在 fc 时,增益的幅值是其通过带的幅值的 1/√2,大约等于 −3.01 dB。

该阻断区域表现出逐渐变化,且后续阶段的实际负载以及输入电阻也会影响曲线。我们不将该电路的电压响应解释为能量产生,因为该电路缺乏放大元件。

观察实验中需要注意的事物

在截止时,这两个滤波器各自的幅值为 1/√2,约为 −3.01 dB。

元素理想,输出未加载。 忽略噪声、寄生效应和音频播放。 在屏幕上进行实验;请勿使用实际电源、插座或高电压进行重复。

关键关系与符号

fc = 1/(2πRC) · Hlp = 1/(1+jωRC) · Hhp = jωRC/(1+jωRC)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
fc截止频率Hz
H复杂输出/输入响应无单位
dB20log₁₀ 的电压幅值比dB

工作实例

低通滤波器和高通滤波器在截止频率处的增益是多少?

约 −3.01 dB

常见误解

  • 并非在低通滤波器中,所有频率高于截止频率的元件,都立即为 0。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)