为什么在滤波器电路中使用电阻

由于电容器和电感器可以自行滤波。为什么需要单独的电阻器？例如，在RC电路中，仅使用电容器会有什么不同？

由于电容器和电感器可以自行滤波。

考虑下面的“滤波器”，它由一个电容器自己组成：

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

请注意，通过检查，无论是否存在电容器，。没有进行过滤。$V_{out} = V_{in}$

这是因为输出端口与输入端口相同。

现在，添加一个电阻：

^{模拟该电路}

请注意，我们现在具有不同的输入和输出端口，并且现在拥有一阶滤波器。我们可以添加电感器而不是电阻器，并创建一个二阶滤波器。

电容器或电感器本身只是一个简单的单端口组件。另一方面，滤波器具有输入和输出，这意味着它们是两端口设备。

要获得简单的两端口滤波器，您可以结合使用电阻器，电容器和电感器来创建各种滤波器类型，例如高通和低通。每个使用不止一个可以使您获得带通和陷波滤波器（带阻滤波器）。

使用电阻器和电容器/电感器，您可以获得一阶滤波器。使用电容器和电感器可以得到二阶滤波器。二阶滤波器具有更明显的滤波特性。

如果您只有一个电阻，则不能称其为衰减器-串联需要两个电阻来创建衰减器；一个简单的两线组件将转换为具有输入，输出和公共连接（即两端口网络）的更复杂的三线设备。

不，电感器和电容器不会“自己”过滤。

例如，如果另一端的阻抗无限大，则与信号串联的电容器将不执行滤波。同样，如果信号电压的阻抗为零，则横跨该信号电压的电容器也不执行滤波。

显示一个电路，您认为电容器可以自己进行滤波。仔细查看后，我们会发现一些阻抗在其与之抗衡的地方制造了高通或低通滤波器。

与电容或电感器一起使用显式电阻器，而不是使其抵抗杂散，隐含或内部阻抗，可以使事情变得可预测。

从理论上讲，如果例如存在一个电容器作为滤波器，则时间常数将为，而当，时间常数将为0。 $R*C$$R = 0$

$R$设置时间常数和转折频率/ -3dB点在滤波器中。

注意：根据Andy aka的建议/建议进行编辑。

如果我们看一下数学： 并假定输入电压为正弦曲线， 那么电容器电路中的电流将是： 等等 将等于：$\ I = \ C \frac {dv}{dt}$
$\ V = A \sin \omega t$
$\ I$$\ I = \ C \frac {d {A \sin \omega t}}{dt}$
$\ I$$\ I = \omega\ C \ * \ A \cos \omega t$

最后一个方程式表示，如果我们要测量电容器电路中的电流，
则会看到幅度为的正弦电流随 输入电压频率的变化而变化，但是无论输入电压的频率发生什么变化，输出电压的幅度将始终与输入电压相同。$\omega\ C \ * \ A$

因为如果没有电阻器，该电路可以输出的能量将是无限的，并且完全不依赖于电容器。

这样考虑：

如果没有电容器，则和之间的电阻为零。零电阻意味着无限大电流将在和之间流动（记住是理想的电压源，因此能够做类似为电路提供无限能量的工作），这意味着将始终等于（因为有电）它们之间无法形成电势，电子完全自由流动。$Vin$$Vout$$Vin$$Vout$$Vin$$Vout$$Vin$

您的电路将以这种无限电流的形式充满无限能量，并且与电容器发生什么情况无关（由于电流无法通过电容器，电容器不会泄漏任何能量），您的输出将始终是您想要的当为正时，它将变为（直至无穷大）。如果添加电阻器，则会在和与和电容器的“顶端” 之间产生一个电势。电流将不再无限流动，并发生以下一系列事件：$Vin$$Vout$$Vin$$Vout$

电容器开始在“顶部”端充满（请记住，如果没有电阻器，这种情况将立即发生，从而为您提供处的“无间隙”电流源）。$Vout$

当它在“顶端”端充满时，存储在该端的电子将开始将电子从地面“拉”到“底端”。这将能量从“顶端”移动到“底端”。这要么一直发生到电容器充满电，要么直到电位反向为止，这就是为什么在分析滤波器时R（每次填充电容器的电流量）和C（电容器可以容纳多少）都很重要的原因。$Vin$

如果电容器在的电势反转之前就已充满（如果频率“慢”于电容器“大”，则会发生这种情况），则不再有电流流入其中，所有剩余电流都流向。$Vin$$Vout$

如果在电容器充满之前，的电势反向（“频率”比电容器“大”快），则所有电流都流回因为现在的电势比地面低。在这种情况下，电容器“底部”端的能量会移回地面，因为“顶部”端没有更多电荷将其保留在电容器中。这意味着从“顶端”到“底端”传递的能量现在被传递到地面（并且出于所有实际目的，已经丢失）。V 我Ñ V 我$Vin$$Vin$$Vin$