CR · 频率响应
截止频率与一阶低通
同样的RC电路,对不同频率的信号通过程度不同。学习判读它在哪里让信号通过、从哪里开始阻挡——那个边界叫截止频率。
低频通过,高频受阻
把频率从低往高扫。一开始信号几乎原样输出,随后逐渐变小。找出输出降到输入1/√2、即−3dB的截止频率ω_c。
频率 ω / ω_cω/ω_c = 0.20
通过增益
|H| = 0.981 · -0.2 dB
离截止很远
电容构成依频率的分压器
把电阻和电容串联,从电容两端取输出,二者就构成分压器。但电容的阻抗1/ωC与频率成反比。低频时电容占去几乎全部电压,输出接近输入;高频时电容的份额变小,输出萎缩。
截止频率 ω_c = 1/RC
电阻与电容阻抗相等的频率就是边界。那里是ω_c = 1/RC,两个相等的阻抗成直角,所以输出降到输入的1/√2 ≈ 0.707。以功率论是一半,故称−3dB点。相位上输出比输入恰好滞后45度。
截止以上以固定斜率衰减
在截止频率以上,频率每升十倍,增益降到1/10,即每十倍频程−20dB。这个固定斜率是一阶滤波器的标志。在对数坐标上,通带的平直线与以−20dB/decade下降的直线相交折弯,那个折角正是截止频率。
观察|H| = 1/√(1+(ω/ωc)²)
频率越高增益越低。
选择ωc = ?
两个阻抗相等之处。
填空ω = ωc → |H| = ?
直角等大 → 1/√2。
自己来ω = ωc → φ = ?
截止处输出滞后45度。
回到第一屏
提高频率时,通过增益先平直,在截止频率附近折弯下降,恰在ω_c = 1/RC处输出变为输入的0.707倍,即−3dB。其上每十倍频程稳定下降−20dB。同样的电路因所送频率不同而通或阻,被一个截止频率所概括。
一阶低通是RC分压器,增益为 |H| = 1/√(1+(ω/ωc)²)。在截止频率 ωc = 1/RC处输出降到输入的1/√2(−3dB),相位变为−45度。其上以−20dB/decade的恒定斜率衰减。它让低频通过、阻挡高频。