原文來自公眾號：工程師看海

在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，RC濾波器是最常見的信號調(diào)理電路，以前我介紹過RC低通濾波器，今天介紹下與之對應(yīng)的RC高通濾波器，二者結(jié)構(gòu)對比見下圖。

RC高通濾波器用于抑制低頻干擾或噪聲，僅僅一個電阻和電容就可以實現(xiàn)，其截止頻率為Fc=1/(2πRC) Hz，允許高于Fc Hz的信號通過，而低于Fc Hz的信號不通過。一階RC濾波器過渡帶比較寬，信號不會衰減的那么劇烈，如果想要獲得更窄的過度帶，可以增加濾波器的階數(shù)，這個以后會具體解析。

有的同學(xué)也會聽過RC微分器，有求導(dǎo)的效果，它的結(jié)構(gòu)和RC高通濾波器是完全一樣的，二者有什么區(qū)別呢？什么時候是高通濾波器？什么時候又是微分器呢？

高通濾波器

先看高通濾波器，圖中高通濾波器的電阻是33歐姆，電容是500nF，計算得到截止頻率為10KHz，截止頻率就是增益為-3dB(放大倍數(shù)為0.707倍)的頻點。直白點解釋就是，頻率為Fc Hz的信號，經(jīng)過濾波器后，幅度變?yōu)樵瓉淼?.707倍。

仿真文件獲取，公眾號后臺回復(fù)：高通濾波器

讓我們看下頻域的響應(yīng)曲線，在10K Hz處，增益是-3dB，與前面的計算是一樣的。

再看下時域波形，紅色是輸入的1V 10Khz正弦信號，綠色輸出是0.7V的正弦信號，信號變?yōu)樵瓉淼?.7倍，和前文的計算結(jié)果一致。

如果信號頻率降低，比如由10KHz上升到1Khz，那么受到高通的抑制作用，低頻是很難通過的，只有高頻信號能通過，1Khz的信號會被衰減的很嚴重。下圖中1V@1K Hz的輸入，經(jīng)過低通濾波后，只有100mV。

下面說說微分：三角波變方波

其實說到底，RC電路也就是個對電容充放電的過程。如果RC足夠小時，高通電路就會起到近似于微分的作用，以1Khz三角波信號舉栗子，紅色信號是輸入的三角波，藍色信號是經(jīng)過高通（微分）后的方波。在三角波的上升沿時間內(nèi)，對三角波求導(dǎo)（求微分）的結(jié)果是一個正數(shù)常數(shù)，對應(yīng)藍色就是一個高電平；而在三角波下降沿時間內(nèi)，對三角波求導(dǎo)（求微分）的結(jié)果是一個負數(shù)常數(shù)，對應(yīng)藍色就是一個負電平，這就是高通微分電路的作用效果，可以把三角波變成方波。

方波變窄脈沖

下面看下更極端的方波變脈沖波，紅色是輸入的方波，藍色是輸出的方波。在方波的上升沿對其求導(dǎo)的話，導(dǎo)數(shù)非常大（含有非常高頻的成分），對應(yīng)藍色波形就是正窄脈沖；在方波的下降沿對其求導(dǎo)的話，導(dǎo)數(shù)非常小（含有非常高頻的成分），對應(yīng)藍色波形就是負窄脈沖；

如果加入運算放大器，構(gòu)成有源低通濾波器，就是另一種玩法了，這里暫時不討論。

硬件電路設(shè)計一定要嚴謹，要根據(jù)目標信號合理設(shè)置電路參數(shù)，避免達不到預(yù)期的效果。

感謝點贊、分享、在看，讓知識變得更簡單

限時免費掃碼進群，交流更多行業(yè)技術(shù)

推薦閱讀▼

電池、電源

硬件文章精選

華為海思軟硬件開發(fā)資料