一階低通濾波器中該如何選值R和C

問題：一階低通濾波器中，當RC乘積確定，該如何選值R和C?

例如設計低通濾波器的截止頻率為1.59KHz; 如下選值看似都行

1KΩ和100nF

100KΩ和1nF

10MΩ和10pF

那該怎么選擇?

濾波電路并不是單獨存在的，而是要放到整個電路中來思考; 在電路分析中為了簡化分析，通常用輸入阻抗，輸出阻抗來將復雜電路進行簡化，如下圖所示，對于接收模塊，輸入阻抗越大越好，對于輸出模塊，輸出阻抗越小越好;

一、若RC電路當成接收模塊，則輸入阻抗：

R變小會加重前級負載，是不利的;

二、若RC電路當成輸出模塊，則輸出阻抗：

R越小，會使得RC電路的輸出阻抗變小，有利于級間傳遞

除了從輸入阻抗和輸出阻抗考慮外，還需考慮電容容值的影響：若電容容值很大，那么電容的類型就從陶瓷電容變?yōu)?a target="_blank">電解電容，在濾波電路中，應盡量避免使用電解電容; 若容值很小，可能與周邊的雜散電容接近，也應避免;

例一，輸入阻抗太小

上圖為四個同樣的電路，只是輸出濾波的電阻、電容值不一樣，仿真結(jié)果如下：

可以看出VF4開始變形了，VF5變形非常嚴重，VF2和VF3是可以接受的，根源在于VF4和VF5的輸入阻抗太小，運放帶不動;

例二，輸出阻抗過大

相同的電路，只是濾波電路的電阻電容選值不一樣，仿真結(jié)果如下

VF2與標準VF5的很近似，VF3和VF4都出問題，根源在于輸出阻抗與后級電路中電阻43.99K相比不能忽略; 根據(jù)前面的公式可知，在特征頻率下的輸出阻抗為0.707R，VF3和VF4的輸出阻抗分別為：112Ω、1.1K，而VF2的輸出阻抗為0.707*15.91

= 11Ω;

例三，電阻太大、電容太小帶來的問題

兩個相同的電路，RC一個選值為1K、10nF; 另一個選值為10M、1pF; 仿真結(jié)果如下：

由于電阻R6=10M，導致在靜態(tài)下，輸出為952.2mV(因為運放有輸入偏置電流47.72nA 經(jīng)過10M

的電阻會產(chǎn)生477.2mV的輸入失調(diào)電壓，經(jīng)過2倍的放大，輸出為952.2mV)

電容為1pF的，仿真截止頻率為1.33KHz，產(chǎn)生的原因是雜散電容與1pF電容并聯(lián)，導致截止頻率降低;

總結(jié)：

電阻太小，需要考慮輸入阻抗小(累死前級)、以及功耗大等問題

電阻太大，需要考慮輸出阻抗大(后級難設計)，偏置電流演變失調(diào)電壓、噪聲大等問題;

電容太小，容易被雜散電容影響;

電容太大，進入uF級別，應避免使用電解電容;