音频滤波电路

音频滤波电路

基本型的音频RC滤波电路

最常用的滤波电路应该是很基本的RC滤波，不管是高通型或是低通型，公式都是一样的如下所示：

Freq-6dB = 1 / 2πRC

但是在应用上，却很少去考虑这个公式是可以活用的。在整个电路上，当然会有很多的RC组合，如果每个都套用这个公式，那最后的频率响应不就是衰减了几十dB去了。如果全部都让它所有音频通过，只留下一个RC滤波来控制频率响应，那么区除杂讯的效果就变差了。

举例说，如果有三组低通滤波电路，我们需要设计在 -6dB为20 KHz。每一组在20 KHz的频率点，只能有2dB的衰减量。那么公式就要修正为

Freq-2dB = (1 / 2πRC) * 1.6

也就是电阻或电容的数值，必须减少1.6倍。（6dB – 2dB = 4dB = 1.6）

 

高衰减度的音频陷波器

再来要介绍很有名的双T型滤波电路，能够针对特定的音频频率点产生很高的衰减度，用来做简易的音频失真仪更是好用，因为失真仪是很昂贵又很容易损坏的仪器。只要在交流微伏表的输入端，加装可切换的双T型滤波电路，就可以当音频失真仪使用。例如未经双T型滤波电路的电表读数为0 dBm, 但是经过双T型滤波电路后为 -40 dBm, 则失真率为 1 %。（因为相差40 dB为100倍）

陷波器的频率点为：Freq-trap = 1 / 2πRC

数值设定为：R1 = R2 = R, C1 = C2 = C, C3 = 2C, R3 = R/2

理论上如果RC数值搭配准确时，可达到60 dB的衰减度。但是如此Q值太高，会使滤波的有效频宽太窄，容易产生频率偏差。一般建议故意将数值偏差，使Q值降低到40-46 dB的衰减度, 比较有实用价值。

 

高衰减度的射频陷波器

很少人知道这个射频的陷波器电路，记得以前在设计欧洲系统的电视机，为了能通过德国FTZ单位的相邻频道衰减度规格，必须使用昂贵难买的西门子厂牌的电视中频滤波器，而我们就利用这个滤波电路，搭配一般的电视中频滤波器完成了任务。电路上虽然很像普通的LC串联式陷波器，但是输入及输出端的串接小电阻器，与两侧的电容器所形成的Delta网路，转换成Y网路时，会产生 ”负” 电阻值的效应，让电感器的内阻减少，Q值变高，因而使LC串联陷波器能够有高衰减度及低频宽的作用。由于这个电路能够在低阻抗的射频回路上，有高Q值的功能，特别适合通讯机产品规格要求所需的相邻频道衰减度。（即频道选择度）

陷波器的频率点为：Freq-trap = 1 / 2π√L(C1 + C2)

R1的数值要搭配L1的Q值，很难计算，约在22 – 8.2 Ohm。（越小Q值越高）

有兴趣计算的人。可上网搜寻Delta-Y transform 找到公式。

http://en.wikipedia.org/wiki/Y-%CE%94_transform

 

简易型的射频LC滤波兼补强电路

这是一个很有趣且实用的射频滤波电路，简单的三个LC元件，它一方面针对某一频率产生衰减，但是同时也会对它某个邻近的频率，产生提升补强作用，以避免过度的衰减影响。在过去的产品应用上，销美国的低功率家用无线电话，由于接收及发射天线为共用，频率为46及49MHz相当接近，利用这种电路可将两种信号与以分离。

 

如图，由A输入B输出：

元件L2与C1为并联谐振，产生陷波频率。元件L1与L2与C1并联谐振，产生通频频率。也就是，对低频阻隔，使高频通过。（因L1与L2并联电感值变低，谐振频率变高。）

L1电感值远大于L2时，可使两个频率接近，便于应用。

阻隔频率点为：Freq-trap = 1 / 2π√（L2 * C1)

通过频率点为：Freq-pass = 1 / 2π√（L1// L2） * (C1)

如图，由C输入D输出：

元件L3与C3为并联谐振，产生陷波频率。元件C2与L3与C3并联谐振，产生通频频率。也就是，对高频阻隔，使低频通过。（因C2与C3并联电容值变高，谐振频率变低。）

C2电容值远小于C3时，可使两个频率接近，便于应用。

阻隔频率点为：Freq-trap = 1 / 2π√（L3 * C3)

通过频率点为：Freq-pass = 1 / 2π√（L3） * (C2 + C3)

另外一种常见的应用为B点或D点接地，而A点或C点接在信号路径上，可得到完全相同的作用。