聊聊低通滤波器这个迷人的研究点

简单的回答就是低通滤波器(lpf)允许低频通过，同时阻断高频。最经典的例子就是音频系统中的低音。低通滤波器允许低音传递到大低音，而高通滤波器(hpf)允许高频音传递到高音。甚至可能有一个带通滤波器，允许中音(语音)信号传递到中音扬声器。

在这个例子中，滤波器被用来减轻与扬声器相关的物理效应。低音被传递到一个大型换能器，该换能器能够移动大量空气以提供雷鸣般的低音，而高音则由较小的设备更好地产生。

为了充分理解滤波器的含义和操作，我们需要一个工作的心智模型来区分时间域和频域。我们必须掌握用来描述变频信号的语言，这样我们才能设计并随后评估滤波器的性能。

本文将指出这些基础。它给出了一个理想的一阶低通RC滤波器的仿真结果，然后总结了学生可能遇到的危险。具体来说，就是滤波器在非理想元件的非理想环境中使用时所遇到的问题。

滤波器赖以存在的基础是什么?

传统电子学课程介绍了介于分立晶体管放大器和运算放大器之间的滤波器。遗憾的是，我们没有更多的时间来探索与频域分析相关的丰富语言。事实上，很多学生会尝试在没有使用过频谱分析仪的情况下描述滤波器。在一个相关的，也许同样令人沮丧的情况下，您可能会参加数字逻辑课程，探索如何将低通(抗混叠滤波器)应用于ADC。当你最终完成信号和系统课程时，情况可能会好转。在那之前，请继续阅读这篇文章。

技术小贴士:

低通滤波器通常在模拟数字转换器(ADC)之前使用。低通滤波器用作抗混叠滤波器，防止令人反感的失真形式。这种失真的原因与奈奎斯特采样定理有关，该定理告诉我们，最高ADC输入频率必须小于采样频率的一半。例如，为语音频率设计的系统可以具有6千赫的采样率。任何高于3 千赫的音调都会导致信号失真。

毫无疑问，这是一个复杂的高尔迪结，很可能是你访问这个页面的原因。滤波器是一个具有挑战性的概念，因为它们的应用需要许多相关但基本的概念，如频域分析，带宽，共振，谐波，傅立叶级数和分贝。每一个都很复杂，但可能会让你觉得你是在从消防水管里喝水。

完整的解决方案超出了本文的范围。代替。请允许我给你介绍一些有用的视频。视频1演示了在厨房中遇到的光谱。这是一个近乎完美的声音介绍，为思考滤波器的方式奠定了基础。第二个视频是我的通信系统系列讲座的一部分。它提供了多种思考频谱的方式。它建立在之前的电路I和电路II相量计算的基础上，并使用无线广播探索带宽。最后，它提出了一个涉及低通滤波器、高通、带通和陷波滤波器的仿真。