高階低通濾波器是一種通過組合多個二階濾波器級來實現(xiàn)的濾波器，用于抑制高頻信號并保留低頻信號。
從信號處理的角度來看，世界上所有的信號都可以被理解為是一個或者多個或者無窮個不同頻率、不同相位、不同幅值的正弦波的疊加。
濾波器核心定義：是一種能從復(fù)雜信號中提取特定頻率成分或抑制特定頻率成分的器件或算法。
對于低通濾波器是一種允許低頻信號通過，在允許頻率外，信號急速減小，起到衰減或阻止高頻信號的作用。主要用途在濾除傳感器信號中的電磁干擾、音頻信號中的雜音等。
濾波器實現(xiàn)方式分為無源濾波和有源濾波。兩者最主要的區(qū)別是是否需要提供額外的電源。無源濾波主要由無源器件（R、C、L）組成，利用電容通高頻、阻低頻，電感通低頻、阻高頻這一阻抗特性來篩選頻率。其電路簡單，容易實現(xiàn)，在電源濾波和高頻濾波中廣泛使用。有源濾波主要由有源器件（主要是運(yùn)算放大器）和無源器件（主要是R、C）組成。運(yùn)算放大器通過反饋網(wǎng)絡(luò)改變電路的頻率響應(yīng)，既能實現(xiàn)濾波，還能補(bǔ)償信號衰減（或者放大信號），濾波特性（截止頻率、衰減斜率）更易精確控制。
無源濾波
有源濾波
但無源濾波器因其濾波特性，負(fù)載特性差，在濾波過程中對信號有衰減作用，而在高階濾波器鏈中添加緩沖運(yùn)算放大器還可以減少鏈中每個環(huán)節(jié)之間的衰減，并防止鏈中的濾波器元件扭曲鏈中其他濾波器元件的濾波器特性。從下圖看出，相同的濾波參數(shù)，帶同樣的負(fù)載，無源濾波對信號衰減程度更加嚴(yán)重。
有源濾波（橙色）和無源濾波（紅色）對信號衰減程度
所以高階濾波通常是采用有源濾波。
相較二階濾波，高階濾波具有更強(qiáng)的滾降能力。對于階數(shù)的選擇，濾波器的階數(shù)是指在濾波器的傳遞函數(shù)中有幾個極點(diǎn)，決定著轉(zhuǎn)折區(qū)的下降速度，一般每增加一階(一個極點(diǎn))，就會增加一20dBDec(一20dB每十倍頻程)。
高階濾波器實現(xiàn)架構(gòu)常用Sallen-Key 架構(gòu)。
電路
常見的高階低通濾波器包括巴特沃斯、貝塞耳和切比雪夫濾波器
巴特沃斯具有最好的平坦響應(yīng)，特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。
貝塞耳濾波器具有最平坦的幅度和相位響應(yīng)，具有向其截止頻率以下的所有頻率提供等量延時的特性。
切比雪夫濾波器具有快速衰減，通過允許頻率響應(yīng)中的波動來實現(xiàn)更快的衰減。
它們在不同的應(yīng)用場景中具有各自的優(yōu)勢和權(quán)衡，根據(jù)具體的需求來選擇。
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