RC/LC滤波器计算器
设计无源和有源滤波器。计算低通、高通、带通和陷波滤波器的元件值。
滤波器RCLC低通高通带通
计算器
使用说明
此滤波器计算器帮助您设计用于音频、射频和通用信号调理应用的无源RC/LC滤波器和有源运放滤波器。
- 选择滤波器类型 — 低通、高通、带通或陷波
- 选择拓扑结构 — 无源（RC/LC）或有源（基于运放）
- 输入截止频率 — LP/HP滤波器的-3dB点
- 设置阻抗 — 决定电阻值
- 对于带通 — 还需指定带宽以确定Q值
- 点击计算 — 获取元件值
滤波器类型详解
低通滤波器
通过低于截止频率的信号并衰减更高的频率。 用于ADC前的抗混叠、去除高频噪声和音频低音提取。
fc = 1 / (2π × R × C)
高通滤波器
通过高于截止频率的信号并衰减更低的频率。 用于直流隔离、去除低频隆隆声和音频高音提取。
fc = 1 / (2π × R × C)
带通滤波器
通过特定频带内的信号并衰减频带外的频率。 Q值决定选择性：Q值越高，带宽越窄。
Q = fc / BW（中心频率 / 带宽）
陷波滤波器（带阻）
衰减特定频率同时通过所有其他频率。 常用于消除50/60Hz电源哼声或特定干扰频率。
滤波器响应比较
| 滤波器 | 滚降（一阶） | 相移 | 常见用途 |
|---|---|---|---|
| 低通 | -20 dB/十倍频 | 0°至-90° | 抗混叠、噪声消除 |
| 高通 | +20 dB/十倍频 | +90°至0° | 直流隔离、隆隆声消除 |
| 带通 | ±20 dB/十倍频 | +90°至-90° | 无线电调谐、音调检测 |
| 陷波 | fc处深度零点 | fc处±180° | 哼声抑制、干扰 |
设计技巧
无源滤波器与有源滤波器
| 方面 | 无源 | 有源 |
|---|---|---|
| 电源 | 无需电源 | 需要电源 |
| 增益 | 仅有损耗 | 可以放大 |
| Q值 | 受元件限制 | 可以很高 |
| 尺寸 | 可能体积大（电感） | 紧凑 |
| 带宽 | 直流到很高频率 | 受运放限制 |
元件选择
- 电阻：使用1%容差的金属膜电阻以获得精度
- 电容：C0G/NP0以获得稳定性，不太关键的场合可用X7R
- 电感：考虑DCR、饱和电流和自谐振
- 运放：根据带宽、噪声和电源要求选择
常用阻抗值
- 音频：10kΩ-100kΩ（高阻抗以获得低噪声）
- 射频：50Ω或75Ω（标准传输线阻抗）
- 仪表：1kΩ-10kΩ（噪声和负载之间的平衡）
避免常见错误
- 考虑源阻抗和负载阻抗对滤波器响应的影响
- 考虑高频时电容的寄生电感
- 使用低ESR电容以获得更好的Q值
- 为高阻抗滤波器添加缓冲以防止负载影响
常见问题
什么是-3dB截止频率？
-3dB点是输出功率为输入功率一半的点（电压约为输入的70.7%）。 这是滤波器截止频率的标准定义。在此点以上/以下，衰减按滤波器的滚降率增加。
如何获得更陡的滚降？
使用更高阶的滤波器。每阶增加20 dB/十倍频的滚降。 级联多个一阶段或使用二阶Sallen-Key、巴特沃斯或切比雪夫拓扑。 更高阶需要更多元件和仔细的设计。
为什么使用有源滤波器而不是无源滤波器？
有源滤波器可以提供增益，不需要电感（在低频时体积大）， 并且可以实现高Q值。它们是音频和低频应用的理想选择。 但是，它们受运放带宽限制并需要电源。
带通滤波器应使用什么Q值？
Q = 中心频率 / 带宽。对于一般滤波，Q值1-10是常见的。 更高的Q（10-100）用于选择性频率检测。非常高的Q（100+） 需要精密元件，可能不稳定。
这些计算值有多准确？
对于理想元件，公式是精确的。实际精度取决于元件容差 （1%电阻，5%电容 = 约6%频率误差）。 对于精密应用，使用微调元件或选配的值。