在嵌入式系统中，模拟信号往往受到噪声干扰，需要滤波器进行调理。RC 低通 / 高通滤波器简单可靠，适用于初步抗混叠或 DC 阻挡；运算放大器 Sallen-Key 滤波器则提供更陡峭的衰减斜率，适合精密 ADC 前置。本文聚焦构建这些滤波器，通过 Bode 图可视化调谐截止频率 fc 与品质因数 Q，实现可落地的元件选型。
首先，RC 低通滤波器电路由电阻 R 串联电容 C 到地构成。信号从 R 输入，C 输出。截止频率 fc=1/(2πRC)，例如 R=10kΩ、C=1nF 时 fc≈15.9kHz，低频通过，高频衰减 - 20dB / 十倍频。Bode 图上，振幅从 0dB 平坦，至 fc 处 - 3dB（70% 幅度），后以 - 20dB/decade 斜率衰减；相位从 0° 移至 - 45°@fc，再趋 - 90°。
构建步骤：1) 确定 fc，如传感器信号 <1kHz，选 fc=2kHz 防混叠；2) 计算 RC，优先标准值：C=100nF，R=1/(2πfc C)≈800Ω，用 1kΩ 近似 fc=1.59kHz；3) 验证 Bode：用示波器或 LTSpice 扫频，观察 - 3dB 点调整 R±20% 微调。嵌入式注意：R<100kΩ 防噪声，C 陶瓷 MLCC 低 ESR。风险：寄生电容移 fc，测试加缓冲 op-amp 隔离。
RC 高通滤波器交换 R/C：C 串联，R 到地。fc 同公式，低频衰减，高频通过。适用于去除 DC 偏移，如电流传感器。Bode 图镜像：高频平坦，低频 - 20dB/decade 衰减，相位 + 90° 至 + 45°@fc。参数示例：fc=10Hz，C=10uF，R=1.59kΩ。高通常用于音频或振动信号，注意大 C 体积，用薄膜电容。
为获得更锐利响应（-40dB/decade），引入 Sallen-Key 二阶低通滤波器。电路：Vin-R1-C1 到节点 A，反馈 C2 从 op-amp 输出到 A，R2 从 A 到 op-amp + 输入，op-amp 单位增益。fc=1/(2π√(R1 R2 C1 C2))，Q=√(R1 R2 C1 C2)/[C2 (R1+R2)]。简化设计：R1=R2=R，C1=n Cref，C2=Cref/n，则 fc=1/(2π R Cref)，Q=n/2。
调谐示例：目标 fc=1kHz，Q=0.707（Butterworth 平坦）。选 R=10kΩ，Cref=15.9nF（fc 精确），n=1.414，C1=22.5nF≈22nF，C2=11.2nF≈10nF。Bode 图：passband 平坦，fc 锐利膝点，无过冲；Q>1 引入峰值，Q=3 时 + 9.5dB 峰，ringing 严重。高 Q 风险：步进输入振铃，嵌入式 ADC 易饱和，回滚 Q<1。
元件清单（fc=1kHz）：
- RC 低通：R=159Ω (150Ω)，C=1uF
- RC 高通：C=0.1uF，R=1.59kΩ
- Sallen-Key：TL071 op-amp，R1=R2=10kΩ，C1=22nF，C2=10nF (Q≈1.1，轻微峰值)；电源 ±5V，旁路 0.1uF。
监控要点：1) Bode 扫频验证 fc/Q，用 AD9833 DDS+op-amp 扫 10Hz-1MHz；2) 噪声谱：FFT 观察止带抑制 > 40dB；3) 瞬态：方波输入，Q 高检查 ringing<10% 幅度；4) 温度漂移：C±10%，R±5%，补偿 NTC 或数字校准；5) PCB 布局：地平面，R/C 短迹线 < 5cm，op-amp 去耦。
实际嵌入式应用：MCU ADC 前置，RC 低通防 RFI，高通除偏置，Sallen-Key 多级链（隔离 buffer）达 - 80dB/decade。参数落地：LTSpice 仿真选值，烧录 Arduino DDS 测试。阈值：fc 误差 <5%，Q>0.5 防平坦过度，<2 防振铃。
这些设计源于 lcamtuf.substack 文章：RC 滤波基础，Sallen-Key 高级。实践验证，确保信号纯净，提升嵌入式系统鲁棒性。
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