带阻滤波器原理、电路图及幅频特性
众所周知，带通滤波器是一种允许信号的特定频带通过的电路，而带阻滤波器与它完全相反，它是一种与带通滤波器功能完全相反的滤波器。
当然，无论是带通或带阻滤波器，它们在通过该范围之外的频率时停止或衰减频带，衰减的频率范围称为阻带。本文就带阻滤波器的原理、电路及幅频特性进行简单的介绍。
带阻滤波器的概念
带阻滤波器是由低通和高通滤波器以并联方式而不是级联方式组合而成，该名称本身表明它将停止特定频带。由于它消除了频率，它也被称为带阻滤波器或带拒滤波器或陷波滤波器。
下图显示了带阻滤波器的框图：
我们知道，与高通和低通滤波器不同，带通和带阻滤波器有两个截止频率，它将在特定频率范围的上方和下方通过，其截止频率是根据电路设计中使用的组件的值预先确定的。
这两个截止频率之间的任何频率都会被衰减，它有两个通带和一个阻带，带通滤波器的理想特性如下所示。
其中，其中Fl表示低通滤波器的截止频率，Fh是高通滤波器的截止频率，中心频率fc = √( Fl xFh )。
带阻滤波器的特性与带通滤波器的特性完全相反。
当给定输入信号时，低频通过带阻电路中的低通滤波器，高频通过电路中的高通滤波器。
实际上，由于高通和低通滤波器中的电容切换机制，输出特性与理想滤波器中的不同。通带增益必须等于低通滤波器和高通滤波器。
使用 R、L和C的带阻滤波器电路
带用无源元件的简单带阻滤波器电路如下图所示：
输出通过串联连接的电感器和电容器获取。我们知道，对于输入中的不同频率，电路表现为开路或短路。
在低频下，电容器充当开路，电感器充当短路。在高频下，电感器的作用类似于开路，而电容器的作用类似于短路。
由此可以说成，在低频和高频下，电路就像一个开路，因为电感器和电容器是串联的。所以，在中频时，电路就像短路一样，因此中频不允许通过电路。
滤波器作为短路的中频范围取决于下限和上限截止频率的值。此下限和上限截止频率值取决于组件值。
根据设计，这些元件值由电路的传递函数确定，传递函数只不过是输出与输入的比率：
其中角频率ω = 2πf
陷波滤波器（窄带阻滤波器）
下图是一个双T陷波滤波器电路：
窄阻带滤波器称为NOTCH滤波器。为了消除单一频率，使用了这个陷波滤波器。由于它有两个T形网络，它也被称为双T网络。在中心频率 fC = 1/2πRC 时，发生最大消除。
为了消除陷波滤波器的特定频率值，电路设计中选择的电容必须小于或等于1µF。通过使用中心频率方程，可以计算出电阻的值。
通过使用这个陷波电路，可以消除50或60Hz的单一频率。
采用非反相配置的有源组件运算放大器的二阶陷波滤波器如下所示：
增益可以计算为：
其中品质因数 Q = 1/ 2 x (2 – A max )，如果品质因数的值较高，则陷波滤波器的宽度较窄。
带阻滤波器的频率响应
通过选取频率和增益，得到阻带的频率响应如下。
带宽取自较低和较高的截止频率。根据理想滤波器，通带的增益必须为Amax，阻带的增益必须为零。在实践中，会有一些过渡区域。可以测量通带纹波和阻带纹波如下：
通带纹波 = – 20 log 10 (1-δp) dB
阻带纹波 = – 20 log 10 (δs) dB
其中，δp=带通滤波器的幅度响应，δs=阻带滤波器的幅度响应。
带阻滤波器的典型阻带带宽为1到2个十倍频程。消除的最高频率是消除的最低频率的10到100倍。
陷波滤波器的理想响应
带阻滤波器示例
这里以窄带陷波滤波器电路为例，我们知道陷波滤波器是用来消除单频的。因此，如果考虑要消除的频率为120 Hz，电容值C= 0.33 µF，通过使用中心频率 f C = 1/(2πRC)
那么，R = 1/(2πf C C) = 1 / (2πx120 x 0.33 x 10 -6 ) = 4kΩ
因此，为了设计陷波滤波器以消除120Hz频率，必须采用两个且每个是4kΩ的并联电阻器和两个且每个是0.33 µF的电容器并联。
带阻滤波器的应用
在不同的技术中，这些过滤器用于不同的领域。
- 在电话技术中，这些滤波器用作电话线降噪器和DSL互联网服务，这将有助于消除线路上会降低DSL性能的干扰。
- 广泛用于电吉他放大器。实际上，这把电吉他会产生60Hz 频率的“嗡嗡声”。该滤波器用于减少嗡嗡声，以放大吉他放大器产生的信号并制作最佳设备。这些也用于一些声学应用，如曼陀林、基础乐器放大器。
- 在通信电子设备中，信号由于某些噪声（谐波）而失真，这会使原始信号干扰其他信号，从而导致输出错误。因此，这些滤波器用于消除这些不需要的谐波。
- 用于减少收音机中的静电。
- 这些也用于光通信技术，在光纤的末端可能存在一些干扰（杂散）光频率，这会导致光束失真。这些失真被带阻滤波器消除。最好的例子是拉曼光谱。
- 在图像和信号处理中，这些滤波器非常适合抑制噪声。
- 这些用于高品质音频应用，如PA系统（公共广播系统）。
- 这些也用于医疗领域的应用，即在EGC等生物医学仪器中用于消除线路噪声。
总结
带阻滤波器有两个通带和一个阻带，这种滤波器的特性与带通滤波器完全相反。它也被称为带阻滤波器或带阻滤波器。它使用并联的高通滤波器和低通滤波器。低频给低通，而高频给高通滤波器。
通过串联电容器和电感器的简单RLC电路形成带阻滤波器。在非常高和非常低的频率下，带阻滤波器电路就像开路一样，而在中频时，电路就像短路一样。因此，该电路仅衰减中频并允许所有其他频率。滤波器的较低和较高截止频率取决于滤波器设计。
具有窄带阻特性的带阻滤波器称为陷波滤波器。它用于消除单个频率值。它由连接在两个“T”形网络中的两个电阻器和两个电容器组成。因此，它也被称为双“T”过滤器。滤波器的带宽不过是滤波器的阻带，如果品质因数Q高，则陷波响应的宽度变窄。
