每个模拟设计人员的噩梦都是处理电路中的噪声。当涉及到开关电路或音频放大器或频率信号电路时，这些电路很可能会受到噪声信号的影响。在众多消除电路噪声的方法中，最常用的一种叫做滤波电路。顾名思义，该电路将从实际信号中滤除不需要的信号(噪声)。滤波器电路有很多种，但最常用和有效的是带通滤波器，它可以通过使用一对电阻和电容轻松构建。因此，在本教程中，我们将了解这种带通滤波器、其背后的理论以及如何在实际电路中使用它。
什么是带通滤波器？
带通滤波器电路/设备用于仅允许预定的一组频率通过。它将过滤掉低于和高于设定值的所有频率。它是高通滤波器和低通滤波器的组合。只允许高于它的频率的滤波器称为高通滤波器，只允许低于它的频率的滤波器称为低通滤波器。通过级联高通和低通滤波器可以获得带通滤波器。它在音频放大器电路和无线收发器中有着巨大的应用，扬声器必须只播放所需的一组频率，而忽略其他频率。
有两种带通滤波器。如果一个电路涉及到一些外部电源(有源器件)，如晶体管，则称为有源带通滤波器；如果它不涉及任何有源元件，只由电阻、电容、电感等无源元件组成，则称为无源带通滤波器。在本文中，我们将详细讨论无源带通滤波器。除了这种分类，本文还将简要介绍过滤器可以分类的其他方面。
带通滤波器电路
如前所述，我们将讨论由电阻和电容构成的无源带通滤波器。它是高通滤波器和低通滤波器的组合。简单无源带通滤波器的电路图示例如下所示。
电路的前半部分是高通滤波器，滤除低频，只允许高于设定的高截止频率(fc高)的频率。这个高截止频率的值可以通过公式计算。
Fc高度=1/2 *R1*C1
电路的另一半是低通滤波器电路，它过滤较高的频率，只允许低于设定的低截止频率(fc LOW)的频率。您可以使用公式来计算低截止频率的值。
Fc低=1/2 *R2*C2
这种滤波器电路称为二阶滤波器，因为它有两个电阻和两个电容。带通滤波器可以是二阶滤波器，也可以是高阶滤波器，因为电路的正常工作至少需要两个电阻和电容。现在，当输入信号频率提供给滤波器时，它将输出高于fc低和低于fc高的频率。换句话说，输出频率可以由fc高- fc低给出，区域之间的频率称为带宽。因此，滤波器的带宽可以计算如下：
带宽=fc高- fc低
带通滤波器的频率响应
二阶无源带通滤波器的频率响应，也称为波特图曲线，如下所示。
该图是针对X轴的输入频率和Y轴的输出分贝绘制的。当输入频率低于下限截止频率(f-low)时，输出保持低于-3dB；当超过该频率时，输出达到最大值，并保持在该值，直到频率超过较高的截止频率(f高)。输出增益保持最大的峰值称为谐振频率。它只是上截止频率和下截止频率的几何平均值。计算公式如下
谐振频率(Fr)=(f低* f高)
较低截止频率和较高截止频率之间的距离称为带宽。因此，输入频率只允许在带宽限制内通过。
带通滤波器的实际例子
我们搭建一个简单的带通滤波器，滤除一组频率，检查其实际工作原理。我在本教程中使用的实验室设置如下
如图所示，高通滤波器由0.1uF电容(C1)和1K电阻(R1)组成。因此，该电路的截止频率越高
Fc高度=1/2*R1*C1
=1/(2*3.17*1*10^3*0.1*10^-6)
=1577赫兹
低通滤波器由一个电容470pF (C2)和一个电阻87K (R2)组成。该电路的下限截止频率可计算如下
Fc低=1/2*R2*C2
=1/(2*3.14*8.7*10^3*470*10^-12)
=7280赫兹
从上面的计算中，我们可以推断出该电路将只允许1577 Hz至7280 HZ范围内的频率，任何小于或大于该范围的频率都将被我们的带通滤波器滤除。让我们通过在面包板上构建电路来检查是否相同。我的测试设置如下
为了测试电路，我们需要一个函数发生器来产生一个频率可控的信号频率。因为我没有，所以我决定用我的手机，它有一个Android应用程序，可以通过我的3.5mm耳机插孔产生所需的频率。然后，使用如上所示的插孔将该信号作为输入频率提供给电路。
为了检查使用示波器测量输入信号频率的应用程序的依赖性，我发现生成频率很容易。下图是我手机上的应用程序。它产生大约819 Hz的输入频率，与之相连的示波器显示信号并测量4.816 KHz的频率，非常完美。
现在，我们可以将示波器连接到电路的输出信号，并改变输入频率。该电路将允许1500和7000之间的所有频率显示在示波器上，而其他频率将被过滤掉或产生噪声。还要记住，这个电路仅用于理解目的，因此需要在实际应用之前进行改进。此外，由于电路构建在面包板上，输出信号可能会吸收一些噪声。请将电容器尽可能靠近，并缩短其引线长度以减少问题。
