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你知道吗:怎么选择RC低通滤波阻容值?

工程师看海 来源:工程师看海 作者:工程师看海 2024-09-24 14:24 次阅读

原文作者:工程师看海, 节选自原创系列课程:《运放秘籍》第三部-信号电路与系统新说

RC低通滤波器是再常见不过的滤波电路了,只要一个电阻和一个电容就可以实现低通滤波,在实际工程中,往往是只一个公式来约束电阻和电容,即截止频率的计算公式:

fc=1/(2πRC)

当我们确定了截止频率,那么电阻R和C的乘积也就确定了。

比如截止频率为1000Hz的话,那么RC的乘积就是0.00016,

如果电容取1uF,那电阻就是160Ω,

而如果电容取100nF,那电阻就是1600Ω,以此类推,还有无数中组合方法,

那么这两组参数,究竟选多少合适呢?

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图4-88

第一个约束条件:截止频率fc。

截止频率的计算公式:fc=1/(2πRC),一旦截止频率确定,既可以确定RC的乘积。

第二个约束条件:RC的输入、输出阻抗。

输入阻抗越大、输出阻抗越小,则越好。比如,C=1uF、R=160Ω与C=100nF与R=1600Ω这两种配置,其截止频率都是1kHz,从图4-89 可知,C=1uF、R=160Ω的配置下,其输入阻抗更低,该配置不利于信号在级间传播。反之,RC的输入阻抗越大,越利于级间传播。

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图4-89 RC电路的输入阻抗

第三个约束条件:前级运放驱动电流

这个需要根据运放的工作电压、驱动电流强度以及信号大小来评估。比如运放输出的最大信号是100mV,最大输出电流为10mA,则RC滤波电路的输入阻抗应≥100/10=10Ω,前级运放的输出驱动电流能力越小,则RC的输入阻抗应该越大。

(运放驱动电流,在《运放秘籍》第一部有详细介绍)

第四个约束条件:噪声。

电阻越大则噪声越大,不过RC滤波电路一般在电路的后级,其噪声贡献不大,但并不意味着可以随随便便用几MΩ的电阻。

(运放、系统噪声评估优化,在《运放秘籍》第一部、第三部和第四部有详细介绍)

第五个约束条件:精度。

比如RC后面连接SAR型ADC,其内部电容会被充电,如果外部电阻值太大,就可能会延迟充电时间,进而导致ADC采集的精度降低。

第六个约束条件:电容谐振频率。

电容是有自谐振频率的,只有在谐振之内工作才有效,高于谐振频率,电容反而会变成“电感”。

以上是看海总结的RC低通滤波阻容值方法,你学废了吗?

原创作者:工程师看海)

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