图3.8展示的是一个简单的低通滤波电路。这个电路由一个电阻和一个电容组成。其输出电压 ( V_0 ) 与输入电压 ( V_i ) 的比值可以用以下公式表示:

[ \frac{V_0}{V_i} = \frac{1}{1 + j2\pi fRC} ]

( V_i ) 是频率 ( f ) 下的正弦输入电压,( R ) 代表电阻,单位为欧姆,( C ) 代表电容,单位为法拉,( j ) 是虚数单位(即 ( -1 ) 的平方根)。假设 ( R = 16 ) kΩ,电容 ( C = 1 ) μF,画出这个滤波器的振幅与频率的关系图。

由于频率和振幅的关系跨度非常大,按照惯例,我们使用对数标度来展示频率响应图,而相位取值范围较小,所以对相位我们使用线性标度。我们将用 log 命令来画频率响应图,用 semilogx 命令来画相位响应图。以下是代码示例:


% Script file: plot_filter.m

%

% Purpose:

% This program plots the amplitude and phase responses

% of a low-pass RC filter.

%

% Record of revisions:

% Date          Programmer      Description of change

% =======       ============    ====================

% 12/29/98      S. J. Chapman   Original code

%

% Define variables:

% amp   -- Amplitude response

% C     -- Capacitance (farads)

% f     -- Frequency of input signal (Hz)

% phase -- Phase response

% R     -- Resistance (ohms)

% res   -- Vo/Vi

% Initialize R & C

R = 16000; % 16 k ohms

C = 1.0E-6; % 1 uF

% Create array of input frequencies

f = 1:2:1000;

% Calculate response

res = 1 ./ ( 1 + j*2*pi*f*R*C );

% Calculate amplitude response

amp = abs(res);

% Calculate phase response

phase = angle(res);

% Create plots

对于需要更详细了解低通滤波电路的朋友们,可以查看低通滤波电路。如果对MATLAB代码感兴趣,可以参考理想低通滤波MATLAB代码以及同态滤波高斯高通滤波高斯低通滤波高频滤波MATLAB代码。对于模拟电路的设计,推荐阅读模拟低通滤波电路详细

您可能会想,这样的滤波电路在实际应用中有哪些用途呢?其实,它们在音频处理、信号处理和通讯系统中都有广泛的应用,能够有效去除高频噪声,从而保证信号的质量。如果你对更多的实现方式感兴趣,不妨看看ms仿真低通滤波电路或是使用Matlab实现低通滤波,这些资源会让你的知识面更为广泛!