LPF低通滤波器的设计 1 概述 采用开关放大技术的数字功放的工作原理与模拟功放完全不同。开关功率级输出的高频PWM信号中含有音频信号。PWM频率是几百kHz，音频信号的带宽20~20kHz就大很多了。为了从 PWM 开关信号中恢复音频信号，通常使用低通滤波器 LPF。低通滤波器的频率特性如图1所示，图2和图3分别是PWM滤波前后的时域和频域分析。可以看出经过低通滤波后PWM的高频成分大大降低，音频信号得到还原，但总会有一些高频开关元件。图1 低通滤波器频率特性LPF 图2 PWM滤波前后的时域波形 图3 PWM滤波 低通滤波器前后的频谱分布根据组成低通滤波器的元件和结构的不同而不同. 四阶低通滤波器由两个二阶低通滤波器串联构成二阶和四阶LC低通滤波器性能比较如表2所示。 图5 二阶-一阶低通滤波器 图6 四阶二阶低通滤波器 表2 二阶LC低通滤波器 四阶LC低通滤波器功率损耗低，高频响应vs.阻抗变化2~8 +/- 3dB +/- 6dB，成本低，THD+ N高一阶rc高通滤波器设计，EM相差很大，以二阶LC低通滤波器为例其拉普拉斯变换为HS= QS QCS 2+ C？S + 质量控制？2 ?= 1LC Q =RC? 在LC低通滤波器中，负载电阻RL是影响Q值的变量。负载电阻的变化会影响频率响应曲线7表明一阶rc高通滤波器设计，负载电阻为4欧姆的LC参数设计的频率响应曲线是平坦的。对于8欧姆和2欧姆，在20kHz时幅度分别上升了2db和下降了-4dB。 PWM输入输出 图7 LC低通滤波器在不同负载下的频率响应 图8 无源RC低通滤波器2RC低通滤波器 21 无源RC低通滤波器 无源RC低通滤波器由电阻R、电容C组成的结构如图8所示为一阶系统。由于电阻R与频率变化无关，因此RC低通滤波器在设计和器件材料选择上比LC低通滤波器简单，但不适用于大功率输出，只能用作弱滤波器。信号处理和小功率应用与LC低通滤波器相同。RC 低通滤波器也可以级联形成多级系统。对于无源RC滤波器，其滤波效果受前级和后级阻抗的影响很大，而RC低通滤波器本身与前级的输出阻抗相比，阻抗要足够小。后级的输入阻抗应足够大以满足滤波要求。为了获得良好的滤波效果，可以采用有源RC低通滤波器。22 有源RC低通滤波器 有源RC低通滤波器 通滤波器的组成部分是电阻R、电容C和放大器。二阶有源RC低通滤波器的典型结构如图9所示。由于放大器具有高输入阻抗和低阻抗输出的特性，因此也可以使用有源RC低通滤波器。级联形成多级系统 PWM 输入输出 23 个测试用低通滤波器 图 9 有源 RC 低通滤波器 根据音频工程师协会发布的 AES17-1998 中关于数字音频设备测试的描述 AES 的 RC low -pass is based on the of audio in AES17-1998 by the of Audio AES RC低通滤波器是基于 of Audio发布的AES17-1998中关于数字音频设备测试的描述工程师 AES