经过克里斯·弗朗西斯
滤波器是模拟电路设计的重要组成部分。即使你不认为是滤波器的电路实际上也是滤波器。例如，一个简单的放大器将有一个带宽，因此在其上3dB点以上，它是一个低通滤波器。关于滤波器和滤波器设计的书籍已经有很多了，无论是模拟滤波器还是数字滤波器，所以一个简短的博客只能触及表面。数字滤波器是一门有趣的学科，但我更感兴趣的是模拟滤波器。即使是数字系统，在模数转换器(ADC)之前也需要一个滤波器，以防止混叠，除非是内置在ADC中。
过滤器可以是主动或被动，高通，低通过，所有通过或缺口。“所有传递”听起来像一个错误，但实际上是一个有用的电路，用于提供不频率依赖的延迟（最多一点）。
最简单的低通滤波器可能是一个电阻和电容:
下面是回应。
3DB点仅为1 /（2p rc）所以159khz，显示值。滤波器卷口高于3DB点为6dB，每个八度（即频率加倍）或每十年20dB（即频率的10倍）。
另一个简单的过滤器是LC滤波器。
响应如下所示，叠加在先前的结果以进行比较。
3dB点是相同的，但下降幅度是前者的两倍，为每八度12dB。注意，它需要源电阻和终端电阻。这些电阻不必相等，但是滤波器设计的关键部分。这种类型的滤波器通常用于电阻通常为50W的射频电路。此外，注意它有6dB的损耗由于电阻。即便如此，这种无源滤波器可以作为ADC的抗混频滤波器，只要你能承受信号的损失。例如，下面是一个无源的0.5dB纹波切比雪夫滤波器，具有90kHz的截止，用于ADC的抗混叠滤波器。
响应如下所示，可以看到0.5dB的通带纹波。
必须小心确保“真实”组件的特性仍然能产生可接受的性能。这尤其适用于电感器，因为与电阻相比，电感器有自谐振频率和串联电阻，且公差较差。电感电阻可以通过改变源电阻和/或端电阻来部分补偿。所有元件都有容差，电感通常比电容和电阻差，所以必须谨慎选择。
如果你不熟悉切比雪夫、巴特沃斯和贝塞尔等术语，那么快速上网搜索一下应该会有帮助。它们各有优缺点。贝塞尔滤波器在通频带内具有恒定的组延迟，因此在信号形状被保留的情况下非常有用。Butterworth是一个很好的、简单的设计——通常是一个很好的折衷。切比雪夫滤波器更复杂，因为你还需要在设计中指定通带纹波——贝塞尔和巴特沃斯滤波器不需要这一点——但它确实给出了给定极点数的最陡截止。
下面是4个4极滤波器的比较，每个滤波器的截止频率为1kHz。它们是贝塞尔、巴特沃斯和切比雪夫，纹波分别为0.1dB和0.5dB。
您可以看到Bessel过滤器是如何是“柔和”，0.5dB Chebyshev是最敏捷的。请注意，它们都是4极滤波器，因此距离3DB点的24dB时滚动。什么是不同的是响应在3dB点左右的速度迅速 - “清晰度”。过滤器设计之间的另一个区别是它们如何响应步进输入或脉冲：
正如你所看到的，你没有任何东西无所事事。与贝塞尔相比，Chebyshev滤波器的锐利截止有很多过冲 - 根据信号的性质，这可能是至关重要的。因此，选择正确的滤波器响应 - 极点，响应类型和纹波的数量很重要。
虽然我只有覆盖被动过滤器，但是有源过滤器的完全相同的滤波器类型和特性。有源过滤器通常使用电阻器和电容器，避免有时且有时是不切实际的电感。相反，它们提供了与使用电感器相同的效果，而无需实际需要使用它们。
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