硬件知识（一）无源RC一阶滤波电路

这是我在CSDN上的第一篇文章，我想以RC滤波电路开始，原因是他比较简单。

1.RC滤波电路的初衷就是将我们不需要的高频或者低频信号滤掉，保留需要的信号。

2.RC滤波的两种电路结构与具体原理

其中高通滤波器与低通滤波器的区别就在于电容电阻的摆放位置，高通滤波器顾名思义是通过高频信号，阻断低频信号，因此电容放在输入端，低通滤波器的输入端接电阻，这是根据电容通交流阻直流的特性判断的，如果电容足够大，那么我们可以将频率过低的信号近似等效成直流信号，那么他就不会通过高通滤波器的第一个电容。如果我们测心电图，已知心电图频率20HZ-150HZ，那么我们就可以选用上述的159.2HZ的低通滤波器，不过还不是很完美，如果频率再高一点到170HZ就完美了，原因是信号越接近RC的截止频率，信号输出会下降3db,因此需要留一些余量，20HZ的余量就很不错。

但是不管是高通还是低通滤波器其截止频率计算公式都为：f=1/(2πRC)

http://www.elecfans.com/tools/rclvboqijiezhipinlv.html  网站有一个非常方便的计算截止频率的工具，举一个具体的例子。电阻1000Ω电容1uf，计算出的截止频率为159.2HZ。也就是说，在高通滤波的情况下，159.2HZ频率以下的信号都会被滤掉，在低通滤波的情况下159.2HZ以上的频率都会被滤掉。

3.阻抗匹配

阻抗匹配形象的来说如同拳击手用沙袋练习拳击，匹配程度好类比电路就是输入输出阻抗符合要求，如果输出阻抗小，驱动力低，就相当于将平时练习的沙袋减重，那么对于拳击手来说一拳下去会很不舒服，甚至会扑空。回到正常RC电路结构来看，RC电路输入端会存在上一电路的输出阻抗（对应的是RC滤波电路的输入阻抗），输出端存在下一电路的输入阻抗，存在阻抗就会产生压降，会使信号除被滤掉噪声外还会使电压幅值下降，如果RC电路的输入阻抗过大，那么会造成大量电压落在R0上从而导致输出摆幅下降，公式推导如下：

（1）输入输出阻抗

从输入端2看过去，计算输入阻抗去掉输出负载，输入阻抗为R1,C1串联，输出阻抗同输入阻抗

输入阻抗公式：

                                                                       

                        

                                                                

可以算出位置2上的电压          

从公式上可以分析出随着R0的增加U2电压会逐渐减少，这就是导致幅度降低的原因，理想状态是设计RC电路的输入阻抗要远远大于前级电路的输出阻抗：，因此 。这阶段的阻抗匹配保证了电压从1到2的幅度不会削减，当输出连接负载时，点3的电压公式为：            

                                                     

由公式可知为了使U3与U2近似相等，只需将C1容抗远小于RL即可。

这是关于无源一阶RC滤波电路的描述，然而无源电路自身的劣势相比有源电路非常明显，其无法实现信号放大功能，带负载能力也很差。