高通滤波器：设计、功能与实际应用
高通滤波器概述
高通滤波器的功能与低通滤波器相反：它允许高频信号通过，同时衰减低频分量。两种最常见的实现——电容式和电感式——镜像了其低通对应物，但阻抗行为相反。
电容式高通滤波器。
电容器的阻抗特性
在电容式高通电路中，电容器的阻抗随频率降低而增加（见下图）。这种高串联阻抗有效地阻止了低频能量到达负载。
capacitive highpass filter v1 1 0 ac 1 sin c1 1 2 0.5u rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v(2) .end
电容式高通滤波器的响应随频率升高而上升。
电感式高通滤波器。
电感器的阻抗特性
电感式高通滤波器的行为相反：电感器的阻抗随频率降低而减小，提供低阻抗分路，在低频信号驱动负载电阻前将其短路。大部分电压随之降落在串联电阻 R1 上。
inductive highpass filter v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 l1 2 0 100m rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v(2) .end
电感式高通滤波器的响应随频率升高而上升。
在实践中，电容式设计常被首选，因为它仅需单个无功元件且纯度更高；电感器在高频下往往受趋肤效应和铁芯损耗影响。
截止频率
与所有一阶滤波器一样，高通滤波器具有特征截止频率 fc，此时输出等于输入的 70.7%（1/√2）。对于电容式高通电路，适用标准公式：
在上例中，电路中唯一的电阻是负载电阻（1 kΩ），因此计算时使用该值。
高通滤波器的应用
以立体声系统为例：高音扬声器上的串联电容构成高通滤波器，阻止低频低音能量浪费在无法还原该频段的扬声器上。反之，低音扬声器上的串联电感则作为低通滤波器，保护低音单元免受高频失真。中音扬声器接收全频段音频。为实现更精细的分配，可使用带通滤波器将中频专门路由至中音单元。
高通将高频路由至高音单元；低通将低频路由至低音单元。
在完整的立体声系统中，采用六个驱动单元：两个低音、两个中音、两个高音，各自由相应的滤波网络馈电。
回顾：
- 高通滤波器允许高频信号通过，同时衰减低频分量。
- 电容式高通设计将电容器串联在负载中；电感式设计增加串联电阻和并联电感，为不需要的频率创建低阻抗分路。
- 截止频率标志着输出等于输入 70.7% 的点；在此以上输出改善，在此以下信号被衰减。
相关工作表：
- 有源滤波器工作表
- 无源滤波电路工作表
工业技术