高通滤波器RC的性能优化

1.电路的组成

所谓的高通滤波器就是允许高频信号通过，而将低频信号衰减的电路，RC高通滤波器电路的组成如图3-19所示。比较图3-16和图3-19可得，RC高通滤波器和低通滤波器电路的主要差别是在输出电路上。当电路由电容两端输出时为低通滤波器，而从电阻两端输出时，为高通滤波器。

2.电压放大倍数

与低通滤波器讨论问题的方法一样，根据串联分压公式可得高通滤波器的电压放大倍数或传递函数为

图3-19 RC高通电路

令，则C

的模和辐角为

式（3-28）称为RC高通电路的频响特性，式（3-29）称为RC高通电路的幅频特性，式（3-30）称为高通电路的相频特性。

3.高通滤波器的波特图

利用dB单位，也可将高通滤波器的幅频特性写成

下面分几种情况来讨论高通滤波的幅频特性。

（1）当f=f_P时

当f=f_P时，式（3-31）变成

由上式可得通带截止频率f_P的物理意义是：因高通电路的增益随频率的降低而下降，当高通电路的增益下降了3dB时所对应的频率就是通带截止频率。对于高通电路，该频率通常又称为下限截止频率，用符号f_L来表示。根据f_P的定义可得f_L的表达式为(www.xing528.com)

（2）当f＜0.1f_P时

当f＜0.1f_P时，式（3-31）中的f_P/f项比10大，公式中的1可忽略，式（3-31）的结果也是一条（-20dB/10倍频）线，即频率每减少10倍，增益下降20dB，说明该电路对低频信号有很强的衰减作用。

（3）当f＞10f_P时

当f＞10f_P时，式（3-31）中的f_P/f项比0.1小，可忽略不计，式（3-31）的结果为0dB。说明该电路对高频信号没有任何的衰减作用，高频信号可以很顺利地通过该电路，所以该电路称为高通滤波器。

根据上面讨论的结果也可画出RC高通滤波器的波特图，如图3-20所示。用Multisim仿真的结果如图3-21所示。

图3-20 RC高通滤波器的波特图

图3-21 高通滤波器波特图的仿真

在图3-21中，第一张波特图仪面板上的图形是高通滤波器的幅频特性，第二张波特图仪面板上的图形是高通滤波器的相频特性。

低通和高通滤波器的波特图也可以用MATLAB来画，画波特图的程序为

该程序运行的结果如图3-22所示。

图3-22 用MATLAB画的波特图

图3-22所示的波特图与波特图仪屏幕上曲线的差别是由于坐标轴的单位不同引起的，图3-22画波特图用线性单位，而波特图仪测量的图形用对数单位。比较图3-22和波特图仪测量的波特图可得，用对数单位画出来的波特图效果更好。