高通濾波器也是微分器？

在數據采集領域，RC濾波器是最常見的信號調理電路，以前我介紹過RC低通濾波器，今天介紹下與之對應的RC高通濾波器，二者結構對比見下圖。

RC高通濾波器用于抑制低頻干擾或噪聲，僅僅一個電阻和電容就可以實現，其截止頻率為Fc=1/(2πRC) Hz，允許高于Fc Hz的信號通過，而低于Fc Hz的信號不通過。一階RC濾波器過渡帶比較寬，信號不會衰減的那么劇烈，如果想要獲得更窄的過度帶，可以增加濾波器的階數，這個以后會具體解析。

有的同學也會聽過RC微分器，有求導的效果，它的結構和RC高通濾波器是完全一樣的，二者有什么區別呢？什么時候是高通濾波器？什么時候又是微分器呢？

高通濾波器

先看高通濾波器，圖中高通濾波器的電阻是33歐姆，電容是500nF，計算得到截止頻率為10KHz，截止頻率就是增益為-3dB(放大倍數為0.707倍)的頻點。直白點解釋就是，頻率為Fc Hz的信號，經過濾波器后，幅度變為原來的0.707倍。

仿真文件獲取，公眾號后臺回復：高通濾波器

讓我們看下頻域的響應曲線，在10K Hz處，增益是-3dB，與前面的計算是一樣的。

再看下時域波形，紅色是輸入的1V 10Khz正弦信號，綠色輸出是0.7V的正弦信號，信號變為原來的0.7倍，和前文的計算結果一致。

如果信號頻率降低，比如由10KHz上升到1Khz，那么受到高通的抑制作用，低頻是很難通過的，只有高頻信號能通過，1Khz的信號會被衰減的很嚴重。下圖中1V@1K Hz的輸入，經過低通濾波后，只有100mV。

下面說說微分：三角波變方波

其實說到底，RC電路也就是個對電容充放電的過程。如果RC足夠小時，高通電路就會起到近似于微分的作用，以1Khz三角波信號舉栗子，紅色信號是輸入的三角波，藍色信號是經過高通（微分）后的方波。在三角波的上升沿時間內，對三角波求導（求微分）的結果是一個正數常數，對應藍色就是一個高電平；而在三角波下降沿時間內，對三角波求導（求微分）的結果是一個負數常數，對應藍色就是一個負電平，這就是高通微分電路的作用效果，可以把三角波變成方波。

方波變窄脈沖

下面看下更極端的方波變脈沖波，紅色是輸入的方波，藍色是輸出的方波。在方波的上升沿對其求導的話，導數非常大（含有非常高頻的成分），對應藍色波形就是正窄脈沖；在方波的下降沿對其求導的話，導數非常小（含有非常高頻的成分），對應藍色波形就是負窄脈沖；

如果加入運算放大器，構成有源低通濾波器，就是另一種玩法了，這里暫時不討論。

硬件電路設計一定要嚴謹，要根據目標信號合理設置電路參數，避免達不到預期的效果。