该传递函数是一阶低通滤波器频域特性的数学描述。s域表达式有效地传达了一般特征,如果我们想要计算特定的振幅和相位,我们所要做的就是用jω代替s,然后在给定的角频率下评估表达式。因为从未见过具有以K和ωO表示的元件值的电路图,所以你可能想知道其中K和ωO来自哪里。这里的想法是K和ωO就像一个模板的部分,并在接下来的部分,我们将看看模板和电路图之间的关系。
RC低通滤波器是与频率相关的分压器。 在s域分析中,电阻器的阻抗为R,电容器的阻抗为 1/sC。
如果比较这个表达式与标准化传递函数,可以看出K = 1且ωO= 1/RC。 一旦你知道K和ωO代表什么,使用标准化形式的便利就变得清晰了:K是电路在DC上的增益,ωO是截止频率。 因此,通过比较电路的传递函数与标准化传递函数,可以立即为一阶低通滤波器的两个定义特征表达式,即DC增益和截止频率。另一种标准形式的一阶低通传递函数如下:
因此,aO = 1/RC和ωO= 1/RC。这种形式并没有直接给DC增益,但如果我们评估s = 0的标准化表达式,我们就有了:
这意味着我们的RC滤波器的DC增益为(1/RC)/(1/RC)= 1,DC的单位增益正是我们对无源低通滤波器的期望。
我们已经看到ωO在标准传递函数表示截止频率,但这一事实的数学基础是什么?首先,让我们将标准的s域传递函数转换为等效的jω传递函数。
由于K是DC增益,幅度为1V的极低频输入信号将导致幅度为KV的输出信号。 如果输入频率增加到每秒ωO弧度,输出幅度将为K/√2。 K/√2对应于-3 dB,你可能知道,截止频率的另一个名称是-3 dB频率。
这种直接的传递函数分析清楚地证明了截止频率只是滤波器振幅响应相对于极低频振幅响应降低3dB的频率。
低通滤波器的截止频率对于电路的相位响应也具有特殊意义。如果我们以x + jy的形式写出一个复数,我们按如下方式计算相位:
由一阶低通滤波器产生的最大相移为90°,因此该分析告诉我们截止频率是电路相位响应的“中心”,换句话说,它是滤波器的频率产生一半的最大相移。
是另一个,开始不能理解,不应该是U-E = Ldi/dt,这样变换后U与L之间不应该是前面那个
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通常用于单输入、单输出的模拟电路,主要用在信号处理、通信理论、控制理论。这个术语经常专门用于如本文所述的线性时不变系统(LTI)