主動與被動濾波器
濾波器階數
濾波器階數,大致說,就是有多少個儲能元件(電容與電感)在塑造響應,它告訴你濾波器有多陡、選擇性多強。一階濾波器是最溫和的;階數每升一級,截止就更銳、阻帶更深,代價是更多元件與更多副作用。階數是那個用複雜度換陡度的旋鈕。
具體說,階數等於起作用的電抗元件數目,而漸近衰減率是每倍頻 6 dB 乘以階數(每十倍頻 20 dB 乘以階數)。一階電路—一顆 R 一顆 C—以每倍頻 6 dB 衰減。二階電路是正規濾波器的基本積木,以每倍頻 12 dB 衰減,且可有可控的 Q。要做更高的偶數階就串接二階電路;奇數階再加一個一階電路。所以四階濾波器是兩個二階電路串聯(4 times 6 = 24 dB 每倍頻),六階是三個。
你選階數來滿足規格:給定你在某頻率需要多少衰減,階數就是讓衰減率夠陡、足以到達那裡的那個數。誠實的提醒是:高階不是免費的。每多一個電路就增加成本、板面積與運放雜訊,而且關鍵地讓濾波器更敏感—元件公差更要緊—相位響應也更糟。真正的設計會用能滿足規格的最低階數,而不是你能做的最高階。
規格:一個 1 kHz 截止的低通,在 4 kHz(上方兩個倍頻)至少衰減 40 dB。一階在那裡只給 12 dB。你需要階數 n,使 n times 每倍頻 6 dB times 2 個倍頻 至少 40 dB,即 n times 12 至少 40,得 n 等於 4。一個四階濾波器(兩個二階電路串接)就能滿足。
階數是為了達到所需衰減而選的;無條件進位到能滿足規格的最近階數。
高階意味著更陡的衰減率,但也帶來更多元件、更多雜訊、對元件公差更敏感,以及更糟的相位響應。用能滿足規格的最低階數,而不是你能做到的最高階。
又稱
另見