被動濾波器
被動濾波器是只用被動元件—電阻、電容、電感—搭建、沒有電源、也沒有放大器的濾波器。它無法把訊號變大;它最多只能讓想要的頻率通過、衰減其餘,而且總會有些損耗。把它想成一套巧妙的管路與閥門,能導引水流,卻從不抽水。
訣竅在於電容與電感對電流的阻礙會隨頻率變化。電容的電抗隨頻率升高而下降(1/(2 times pi times f times C));電感的隨頻率升高而上升(2 times pi times f times L)。把它們安排成讓想要的頻段看到暢通的路、不想要的頻段被分流掉或被擋住,你就有了一個濾波器。RC 低通(電阻接著一顆對地電容)是最簡單的。LC 濾波器(電感加電容、沒有電阻)能給出又銳利又低損耗的諧振響應,是射頻的首選,因為在那裡好的電感又小又便宜。
被動濾波器簡單、堅固、不需電源,又能很好地處理大訊號與高頻率,這就是接收機前端用被動 LC 的原因。它們誠實的弱點是:有負載效應,訊號源與下一級的阻抗都會改變響應,所以被動 RC 濾波器若接到低阻抗負載,截止頻率會跑掉。它們無法提供增益,低頻設計需要笨重、有損耗、又昂貴的電感,而高 Q 的被動電路會鳴震又很敏感。要在音訊頻段做精確、又有增益與隔離的濾波,主動濾波器通常是更好的工具。
由一顆 10 kilohm 電阻和一顆 10 nF 電容做的 RC 低通,空載時截止頻率約 1.6 kHz。在電容兩端接上一顆 10 kilohm 負載,電容看到的有效電阻降到 5 kilohm,截止頻率便跳到約 3.2 kHz,響應僅僅因為你接上的東西就跑掉了。
負載效應:被動濾波器的響應會隨它周圍的源阻抗與負載阻抗而改變。
被動濾波器會與驅動它和載入它的東西互相影響,所以響應會隨源阻抗與負載阻抗變動。在低(音訊)頻它們還需要笨重、有損耗的電感,這就是主動濾波器在那裡常勝出的原因。