音频系统
音频滤波器是这个系统的一部分，作为具有不同频率响应的放大器或无源电路工作。就像麦克风和扬声器，这些过滤器是音频系统基本构件的重要组成部分。它们可以从音频输入放大或衰减一个频率范围。
然而，这些滤波器不同于一个简单的音频放大器或输入源，它没有一个频率依赖的功能。它增强全输入音频信号，而不管其频率。但是，音频滤波器是一个频率依赖的放大器，工程范围在0赫兹到20千赫兹以上。通过特别放大或衰减音频信号的频率范围，有可能增强音频输入音调。
音频交叉和均衡器是音频滤波器的类型。音频交叉是一种
电子滤波器，用于将输入音频信号分成不同的频率范围，然后发送到不同的驱动程序(如高音单元、中音单元和低音喇叭)。音频均衡器是一种电子滤波器，用于根据频率相关函数放大音频信号。均衡器的输出对于不同的频率有不同的放大级别。
交叉和均衡器在音频设备中起着重要的作用。接下来，我们将讨论可用的过滤器类型及其特性。
滤波器的类型
音频滤波器是设计用来放大或衰减一定范围的频率组件的电子电路。它们作为一种独特类型的放大器或无源电路与频率相关的输出。本质上，它们有助于消除音频信号中任何不必要的噪声，改善输出的音调。
这些滤波器在电信和音频电子学中起着重要作用，可以根据它们的设计、频率响应或两者都可以分类。
设计
音频过滤器根据他们的设计分类要么是被动或主动的过滤器。一个需要
电源供其运行的电子装置是一个有源
元件，而一个不是被动元件。
有源滤波器
需要一个电源，并设计使用有源组件，如晶体管或运算放大器(运算放大器)。晶体管或运算放大器需要一个直流电源来进行偏置。通过使用有源元件，无需使用电感构成滤波器，减小了电路的尺寸和成本，提高了滤波器的效率。
无源滤波器
不需要电源就可以工作，这些滤波器是使用无源元件设计的，如电阻、电容或电感。电容器和电感的阻抗是频率依赖的，因此可以使用电阻电容、电阻电感或电阻电容电感组合来设计滤波器。
频率响应
音频滤波器也可以根据其频率响应进行分类，频率响应指的是被放大或允许通过滤波器(通带)的频率范围。通带是滤波器频率曲线中电路电压或功率最大的区域。
根据频带的不同，有几种类型的滤波器，包括高通、低通、带通、带阻、陷波、全通和均衡。
让我们回顾一下每一个... ..。
高通滤波器(HPF)
传递频率高于截止频率的信号，并阻断所有低于截止频率的信号。截止频率是当信号的电压或振幅下降到通带电压的0.707或3分贝时。此时，电路的输出功率开始下降。
高通滤波器的典型频率曲线。
从这幅图中可以看出，低频信号在截止频率处并没有完全衰减。但是那些突破高通滤波器的频率几乎没有增益。从技术上讲，在截止点有一个“滚动频率”。
低通滤波器通过低于截止频率的信号，阻断高于截止频率的信号。
低通滤波器的频率响应。
从这幅图中可以看出，高频信号在截止频率处并没有完全衰减。那些突破低通滤波器的频率增益很小。
带通滤波器
只通过一定的截止范围内的频率和拒绝那些超出范围。它有两个截止频率: 较低的和较高的截止频率。这种滤波器的中心频率和带宽决定了它的上下限截止频率。
带阻滤波器的频率响应。y minimum).
带阻滤波器
通过所有的频率，除了一个特定的范围。这意味着它通过的所有信号频率低于其较低的截止，高于其较高的截止，但不是频率之间的较低和较高的截止。较高和较低的截止频率是中心频率的偏差，其中滤波器电路的增益理想为零(实际上最小)。
陷波滤波器
一个带阻滤波器与一个极其狭窄的停止带。因此，这些过滤器提供了一个高品质的因素。
全通滤波器
通过增益相等的所有频率，但修改它们之间的相位关系。频率范围的输出也显示它们之间的相位差。
全通滤波器的移相频率响应。
均衡滤波器
从来没有完全衰减或通过一个特定的频率范围，但放大频率的基础上，频率依赖的函数。
设计 + 频率响应
滤波器也可以根据其设计和频率响应进行分类。这包括无源或有源高通、无源或有源低通、无源或有源带通以及无源或有源带阻滤波器。
无源高通滤波器
阻断低频信号，同时允许高频信号。这种类型的滤波器通常用于将音频信号的高频元件直接导向高音喇叭，并且通常使用电阻-电容(RC)网络(一种由电阻和电容组成的电路)进行设计。
无源高通滤波器不受带宽限制，可通过选择电阻和电容的值进行设计。作为一种无源滤波器，它不需要直流偏置电源，因此元件很少。它提供了大电流输出，但不能放大音频信号。
虽然电感可以作为过滤器设计的一部分，但它们价格昂贵且体积庞大。
一个简单的无源高通滤波器电路。
对于这个 RC 网络，截止频率与电阻器和电容器有关，如下:
fh = 1/ (2πRC)
通过设置电阻器和电容器的值和首选的截止频率，就可以设计一个高通滤波器。在上述电路中，截止频率约为160赫兹。高通滤波器将通过所有高于160赫兹的频率，并衰减低于它的频率。
有源高通滤波器
可以设计使用晶体管或运算放大器。电路图中的滤波器在 RC 网络的输出端使用运算放大器，使其成为有源滤波器。运算放大器是一种能放大微弱电信号的集成电路。它有两个高阻输入。因此，当 RC 网络阻止任何低频元件，运放放大允许的频率范围。
在这种情况下，RC 网络连接到运算放大器的非反相输入引脚，因此它的输出是不倒置的。当它连接到运算放大器的反相引脚，输出音频信号是相控180度从输入音频信号。
一个有源高通滤波器的简单电路。
有源高通滤波器有一个高的非单位增益，这意味着输出音频信号是无噪声和良好的放大。它也没有负载效应。运算放大器具有高输入和低输出阻抗，因此在源端加载也不是问题。但是，由于运算放大器的存在，滤波器电路的带宽会受到限制。
通常情况下，这些过滤器是小型和紧凑的。然而，有源滤波器的设计涉及更多的组件，需要一个直流电源的偏置，它将需要一个外部电源来运作。
无源低通滤波器
输入信号通过一个电阻器(而不是像高通滤波器那样的电容器)。电容器连接在电阻器和地之间。
然而，无源低通滤波器可以有不同的设计，使用:
因此，举例来说，一个一阶滤波器有一个电容或一个电感，这影响了滤波器的频率响应。然而，二阶滤波器有两个 RC 滤波部分，如两个电容或两个电感，影响其频率响应。
一种一阶无源低通滤波器的电路。
这个方程提供了这个滤波器的截止频率:
fl = 1/ (2πRC)
无源低通滤波器允许所有低于截止频率的频率通过，但是衰减高于截止频率的频率。这些滤波器没有带宽限制，不需要电源操作。它们通常用于将音频信号的低频元件驱动到低音炮上。
有源低通滤波器
在输出端使用运放或晶体管放大器，在使用低通 RC、 RL、 RLC 或多阶无源滤波器之前。运放在将声音传送到功率放大器或扬声器之前对低频元件进行放大。
通过运算放大器获得的增益是这种滤波器的主要优点，而且它还减少了任何高频噪声或失真。但它有带宽限制，需要一个直流电源偏置放大器或晶体管电路。
无源带通滤波器
设计由一个低和高通滤波器，通常使用 RLC 网络设计。
一阶无源带通滤波器的电路。
在这个电路中，一个高通滤波器与一个低通滤波器串联。
注意:
- 因此，只有这两个截止频率之间的频率允许通过滤波器的输出
这些过滤器通常用于指导一个特定的频率范围的中程驱动器。由于有几个组成部分在他们的结构，这些过滤器是大和重。
有源带通滤波器
有一个运算放大器或晶体管放大器连接在其输出之前和无源带通电路之后。运算放大器放大允许的频率带宽，其带宽必须与带通滤波器相匹配。
一阶无源带通滤波器的电路。
被动带阻滤波器
衰减一个频率范围，允许那些低于和高于其截止频率通过。一阶无源带阻滤波器通常使用 RLC 网络设计，其中输入信号首先通过电阻器。LC 网络连接在电阻器和地之间。
这个电路结合了高通和低通滤波器。
注意:
- 因此，只有频率，排除那些之间的高和低通滤波器的截止频率被允许通过在输出
这些滤波器也称为带阻滤波器、带阻滤波器和 t 型陷波滤波器。e.
有源带阻滤波器
在输出端有一个运算放大器或晶体管放大器，放大允许的频率信号，然后再传送到功率放大器或音频驱动器。这个运算放大器的带宽必须与带阻滤波器所需的频率曲线相匹配。
这里有一些常用于音频过滤器的术语。
带宽: 允许通过滤波器的频率范围，或上下截止频率的差异。有时被称为通带带宽，带宽决定了滤波器在设定频率范围内的频率响应。
基于频率曲线的音频滤波器的带宽。
品质因数(q 因数) : 谐振器电路的损耗。在谐振器上储存的能量与每个周期提供的能量之比，以保持信号的恒定振幅。Q 值越大意味着损失越少，反之亦然。
Q = (能量储存/每个循环的能量损失)
就带宽而言，q 值是由以下公式确定的:
Q = (fc/ BW)
在哪里。
共振频率 BW = 带宽或共振宽度
利用音频滤波器的频率曲线可以确定 q 值。
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