构建一个带通滤波电路

每个模拟设计人员的噩梦都是处理电路中的噪声。当涉及到开关电路或音频放大器或频率信号电路时，电路很有可能受到噪声信号的影响。在许多从电路中去除噪声的方法中，最常用的一种称为滤波电路。顾名思义，该电路将从实际信号中滤除不需要的信号(噪声)。滤波电路有很多种，但最常用和最有效的一种是带通滤波器，它可以很容易地使用一对电阻和电容来构建。因此，在本教程中，我们将学习这个带通滤波器，其背后的理论以及如何在实际电路中使用它。

什么是带通滤波器?

带通滤波电路/器件只允许一组预先定义的频率通过。它将过滤所有低于设定值和高于设定值的频率。它是高通滤波器和低通滤波器的组合。只允许高于它的频率的滤波器称为高通滤波器，只允许低于它的频率的滤波器称为低通滤波器。通过级联高通和低通滤波器可以得到带通滤波器。它在音频放大电路和无线收发器中有广泛的应用，扬声器只能播放所需的一组频率，而忽略其他频率。

有两种类型的带通滤波器。如果电路涉及某种外部电源(有源器件)，如晶体管等，那么该电路被称为有源带通滤波器，如果电路不涉及任何有源元件，只包括无源元件，如电阻，电容和电感，那么该电路被称为无源带通滤波器。在本文中，我们将更多地讨论无源带通滤波器。除了这种分类之外，本文还将简要介绍过滤器可以分类的其他方面。

带通滤波电路

如前所述，我们将讨论使用电阻和电容构建的无源带通滤波器。它是高通滤波器和低通滤波器的组合。一个简单的无源带通滤波器的示例电路图如下所示。

电路的前半部分是一个高通滤波器，它过滤低频，只允许高于设定的高截止频率(fcHIGH)的频率。这个高截止频率的值可以用公式计算

电路的后半部分是低通滤波电路，它滤波较高的频率，只允许低于设定的低截止频率(flow)的频率。低截止频率的值可以用公式计算

这种类型的滤波器电路被称为二阶滤波器，因为它有两个电阻和两个电容器。带通滤波器可以是二阶滤波器或更高阶滤波器，因为电路的正常工作需要至少两个电阻和电容。现在，当输入信号频率提供给这个滤波器时，它输出的频率高于flowlow，低于fcHIGH。换句话说，输出频率可以由fcHIGH- flow给出，位于该区域之间的频率称为带宽。因此，滤波器的带宽可以通过

带通滤波器的频率响应

频率响应，即二阶无源带通滤波器的波德图曲线如下所示。

该图表是根据输入频率(x轴)和输出分贝(y轴)绘制的。当输入频率低于较低的截止频率(f-low)时，输出保持小于-3dB，当它超过该频率时，输出达到最大值并保持在那里，直到频率超过较高的截止频率(f-high)。输出增益保持最大的峰值称为谐振频率。它只是上截止频率和下截止频率的几何平均值。计算公式如下所示

低截止频率和高截止频率之间的距离称为带宽。因此，只有当输入频率在带宽限制内时才允许通过。

带通滤波器的实际例子

让我们构造一个简单的带通滤波器来过滤出一组特定的频率，并检查它是如何工作的。我在本教程中使用的实验设置如下所示

正如您所看到的，高通滤波器是使用电容器0.1uF (C1)和电阻1K (R1)构建的。所以这个电路较高的截止频率是

低通滤波器使用电容470pF (C2)和电阻87K (R2)构建。该电路的下截止频率可以计算如下

从上面的计算中，我们可以推断电路只允许频率在1577 Hz到7280 Hz的范围内，任何小于或大于这个范围的频率都将被我们的带通滤波器滤除。让我们通过在面包板上构建电路来检查是否同样有效。我的测试设置如下所示

为了测试该电路，我们需要一个函数发生器来产生频率可控的信号。因为我没有，所以我决定用我的手机，它有一个android应用程序，可以通过我的3.5毫米耳机孔产生所需的频率。这个信号然后作为输入频率给电路使用插孔如上所示。

为了检查应用的依赖性，我使用示波器测量输入信号的频率，发现产生频率有责任。下图显示了我手机上的应用程序，它产生大约4,819 Hz的输入频率，连接到它的范围显示信号并测量4.816 KHz的频率，这是完美的。

现在，我们可以将示波器连接到电路的输出信号上，并改变输入频率。该电路将允许在1500到7000之间的所有频率显示在示波器上，而其他频率将被滤除或噪声。还要记住，这个电路只是为了理解目的，因此在实际应用之前要进行改进。此外，由于电路是在面包板上构建的，输出信号可能会拾取一些噪声，将电容器尽可能靠近并减少其引线的长度以减少问题。

本文编译自circuitdigest