啥是 RL 滤波器

RL 滤波器是由电感和电容组成的滤波器。

电感作为一个器件，它会抵抗流经它的电流的突然变化。也就是常说的“通直阻交”。和电容的特性“通交阻直”正好相反。

低频

我们假设输入的信号的频率很低，极端的情况下，低到 0 Hz, 也就是直流电。这时候，电感就像一根导线。这时候的等效电路图如下：

此时，由于电感变成了一段导线，输入什么信号，输出就是什么信号。

当输入信号频率很高时，电感的感抗也会很大，我们假设这个很大的感抗为 100 kΩ。其等效电路如下：

此时，我们输入是 5 伏, 根据分压原理，Vout = 5 * (1/101) = 0.05 伏。跟输入信号 5 伏比起来，几乎啥也没有了。

RL 滤波电路允许低频号通过，阻止高频信号通过，所以它是一个低通滤波器：

RL 低通滤波器的截止频率由以下公式给出：

我们假设电感值为 100 uH，电阻值为 50 Ω，可以计算出截止频率为 79.6 kHz, 取整后就是 80 kHz:

下面是上述滤波器的仿真伯德图，可以看到，低频信号（图的前面部分）无损通过：

当接近截止频率时，信号幅值开始衰减：

当输入信号的频率正好为截止频率，也就是 80 kHz 时，信号幅值衰减了 30%：

在这之后，高频信号衰减得愈发严重，频率每增加 10 倍，幅值 20 分贝：

我们用我们的 RL 低通滤波器来过滤一首歌试试。

我们把截止频率设为 2 kHz, 这样可以把高频的声音过滤掉：

我们将上述参数带入公式进行计算：

我们计算出需要的电感值为 637 uH。我们将两个 330 uH 的电感串联可以得到 660 uH的感值，和 637 uH 很接近：

下面这段音乐是没有过滤的：

下面这段音乐是低通滤波之后的：

可以听到，音乐低沉了一些。

有小伙伴可能会问，不是有 RC 低通滤波器了吗？为什么还要设计 RL 低通滤波器？

好吧，如果您尝试通过 RC 滤波器输出超过几毫安的电流，则会出现显著的功率损耗。

但是使用基于电感器的滤波器，电感器的直流电阻几乎为零，因此您可以输出更多电流。

今天我们一起学习了 RL 低通滤波器、以及 RL 滤波器的截止频率计算公式。

我们还通过一个简单的音频例子来演示了 RL 低通滤波器的作用。

最后我们说明了 RL 低通滤波器的必要性。