电子电路 - 线性波形整形

信号也可以称为波。当以图形表示时，每个波都具有特定的形状。这种形状可以是不同类型的，例如正弦波、方波、三角波等，它们会随时间周期而变化，或者它们可能具有一些与时间周期无关的随机形状。

波形整形的类型

波形整形主要有两种类型。它们是 −

• 线性波形整形
• 非线性波形整形

线性波形整形

在这种线性波形整形中，使用电阻器、电容器和电感器等线性元件来整形信号。正弦波输入具有正弦波输出，因此非正弦输入更主要用于理解线性波形整形。

滤波是衰减不需要的信号或重现特定信号频率分量的选定部分的过程。

滤波器

在整形信号的过程中，如果感觉信号的某些部分不需要，可以使用滤波电路将其切断。滤波器是一种可以在其输入端去除信号不需要部分的电路。信号强度降低的过程也称为衰减。

我们有一些组件可以帮助我们进行过滤技术。

• 电容器具有允许交流和阻止直流的属性。

• 电感器具有允许直流但阻止交流的属性。

利用这些属性，这两个组件特别用于阻止或允许交流或直流。可以根据这些属性来设计滤波器。

我们有四种主要类型的滤波器 −

• 低通滤波器
• 高通滤波器
• 带通滤波器
• 带阻滤波器

现在让我们详细讨论这些类型的滤波器。

低通滤波器

允许一组低于指定值的频率的滤波器电路可称为低通滤波器。此滤波器通过较低的频率。使用 RC 和 RL 的低通滤波器的电路图如下所示。

电容滤波器或 RC 滤波器和电感滤波器或 RL 滤波器均用作低通滤波器。

• RC 滤波器 − 由于电容器置于分流中，它允许的交流电接地。这会绕过所有高频分量，同时允许输出端的直流电。

• RL 滤波器 − 由于电感器串联放置，因此允许直流电输出。电感器会阻挡输出端不允许的交流电。

低通滤波器 (LPF) 的符号如下所示。

频率响应

实际滤波器的频率响应如下所示，不考虑电子元件的实际因素时，理想 LPF 的频率响应如下。

任何滤波器的截止频率都是滤波器旨在衰减（切断）信号的临界频率 $f_{c}$。理想滤波器具有完美的截止特性，而实际滤波器则几乎没有限制。

RLC 滤波器

了解 RC 和 RL 滤波器后，人们可能会认为最好添加这两个电路以获得更好的响应。下图显示了 RLC 电路的外观。

输入端的信号通过电感器，电感器会阻挡交流电并允许直流电通过。现在，该输出再次通过分流电容器，该电容器将信号中存在的剩余交流分量接地（如果有），从而允许输出端的直流电。因此，我们在输出端有一个纯直流电。这是一个比它们两个都更好的低通电路。

高通滤波器

允许一组高于指定值的频率的滤波器电路可以称为高通滤波器。此滤波器通过较高的频率。使用 RC 和 RL 的高通滤波器的电路图如下所示。

电容滤波器或 RC 滤波器和电感滤波器或 RL 滤波器均用作高通滤波​​器。

RC 滤波器

由于电容串联，它会阻止直流分量并允许交流分量输出。因此，高频分量出现在电阻器两端的输出端。

RL 滤波器

由于电感器并联，直流可以接地。剩余的交流分量出现在输出端。高通滤波器 (HPF) 的符号如下所示。

频率响应

实际滤波器的频率响应如下所示，不考虑电子元件的实际因素时理想 HPF 的频率响应如下。

任何滤波器的截止频率都是滤波器旨在衰减（切断）信号的临界频率 $f_{c}$。理想滤波器具有完美的截止特性，而实际滤波器则几乎没有限制。

RLC 滤波器

了解 RC 和 RL 滤波器后，人们可能会认为最好添加这两个电路以获得更好的响应。下图显示了 RLC 电路的外观。

输入端的信号通过电容器，该电容器阻止直流电并允许交流电通过。现在，该输出再次通过分流电感器，该电感器将信号中存在的剩余直流分量接地（如果有），从而允许输出端交流电。因此，我们在输出端有一个纯交流电。这是一个比它们两个都更好的高通电路。

带通滤波器

允许一组频率位于两个指定值之间的滤波器电路可以称为带通滤波器。此滤波器通过一个频带。

由于我们需要消除一些低频和高频，为了选择一组指定的频率，我们需要级联 HPF 和 LPF 以获得 BPF。即使通过观察频率响应曲线也可以轻松理解这一点。

带通滤波器的电路图如下所示。

上述电路也可以使用 RL 电路或 RLC 电路构建。以上是为简单理解而选择的 RC 电路。

带通滤波器 (BPF) 的符号如下所示。

频率响应

实际滤波器的频率响应如下所示，不考虑电子元件的实际因素时，理想 BPF 的频率响应如下。

任何滤波器的截止频率都是滤波器旨在衰减（切断）信号的临界频率 $f_{c}$。理想滤波器具有完美的截止频率，而实际滤波器几乎没有限制。

带阻滤波器

阻止或衰减两个指定值之间的一组频率的滤波器电路可称为带阻滤波器。此滤波器可抑制一段频率，因此也可称为带阻滤波器。

由于我们需要消除一些低频和高频，因此要选择一组指定的频率，我们需要级联 LPF 和 HPF 以获得 BSF。即使通过观察频率响应曲线也可以轻松理解这一点。

带阻滤波器的电路图如下所示。

上述电路也可以使用 RL 电路或 RLC 电路构建。上图是为便于理解而选择的 RC 电路。

带阻滤波器 (BSF) 的符号如下所示。

频率响应

实际滤波器的频率响应如下所示，不考虑电子元件的实际因素时，理想 BSF 的频率响应如下。

任何滤波器的截止频率都是滤波器旨在衰减（切断）信号的临界频率 $f_{c}$。理想滤波器具有完美的截止频率，而实际滤波器几乎没有限制。