50Hz陷波器设计(matlab)

50赫兹陷波器电路

50Hz陷波器电路

为避免50Hz交流市电干扰，加入一个50Hz陷波器电路，可以专门针对在50Hz附近的频率作用（如右图）。主体电路分为两个部分。前一个部分为陷波部分，采用“双T”式接法，可以看成是一个二阶带阻滤波电路。R9，R10和C6以及C4，C5和R11分别决定两个滤波截止频率。其中，R11可以看作是两个33K的电阻并联后的结果，C6可以看作是两个0.1uF的电阻并联后的结果，因此可以等效成对应的对称滤波电路。电路高端截止频率和低端截止频率相等，均由2πRC决定，其中R=33K，C=0.1uF，可求得f1=f2=50Hz，所以该电路可以专门针对50Hz的信号起作用。后一个部分为一个集成运算放大器，选用LM324。

下面我们通过示波器及波特仪仿真看看效果，连线如下：

下面我们看看仿真结果：先看看示波器输出：

很明显，输入的50HZ，VP-P=10V信号被大幅度衰减，输出峰值不到1V。

再看看系统的波特图：

通过波特图也可以明显看出系统对50HZ的陷波。【另：通过波特图可以很清楚的知道为什么起名叫“陷波器”】

50Hz工频信号陷波器设计

第1章摘要

本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号。叙述内容包括工频信号陷波器的工作原理与设计思路，介绍了陷波器的参数计算及其选择，通过multisim仿真，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了该陷波器的可行性。

此次设计的陷波器优点是：陷波性能良好，带宽较小，品质因数Q可调，即滤波性能便于调整，电路线路简单，具有实际应用价值。缺点是：对于元器件的参数要求高，需要仔细调节。

第2章设计原理概述及设计要求

2.1陷波器的基本原理及作用

陷波器也称带阻滤波器（窄带阻滤波器），它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。所以当电路中需要滤除存在的某一特定频率的干扰信号时，就经常用到陷波器。

在我国采用的是50hz频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50hz的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，因此50Hz陷波器在日常成产生活中被广泛应用，其技术已基本成熟。

工频陷波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用。

2.2设计要求

1：完成题目的理论设计模型；

2：完成电路的multisim仿真；

3：完成一份设计说明书(其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果);

4：提交一份电路原理图

第3章基于运算放大器的工频信号陷波器设计

3.1理论分析

陷波器就是一种用作单一频率陷波的窄带阻滤波器，一般用带通滤波器和减法器电路组合起来实现。理想的带阻滤波器在其阻带内的增益为零。

陷波器50工频程序

load e:\PBSamples.txt;

A=PBSamples(1:5,:);

A=A';

x=A(:);

subplot(211);

plot(x);

title('原始信号时频图像');

n=1000;

m=abs(fft(x,n));

fs=360;

f=fs/n*(0:n-1);

subplot(212);

plot(f,m);%原始时频图

x1=awgn(x,5);

n=1000;

subplot(211);

plot(x1);

title('加入白噪声后时频图像'); h=abs(fft(x1,n));

fs=360;

f=fs/n*(0:n-1);

subplot(212);

plot(f,h);%加白噪声之后的时频图

N=50;

wc=0.6;

window=blackman(N);

hn=fir1(N-1,wc,window);

lv=filter(hn,1,x);

freqz(hn,1);

figure;

subplot(211);

plot(lv);

title('梳状滤波后时频图像')

LV=abs(fft(lv,n));

subplot(212);

plot(f,LV); %原始的滤波

N=50;

wc=0.6;

window=blackman(N);

hn=fir1(N-1,wc,window); lv=filter(hn,1,x1);

freqz(hn,1);

figure;

subplot(211);

plot(lv);

title('加白噪声后滤波效果') LV=abs(fft(lv,n));

subplot(212);

plot(f,LV); %加噪声后的滤波

50Hz工频信号陷波器设计

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第1章摘要

本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号。叙述内容包括工频信号陷波器的工作原理与设计思路，介绍了陷波器的参数计算及其选择，通过multisim仿真，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了该陷波器的可行性。

此次设计的陷波器优点是：陷波性能良好，带宽较小，品质因数Q可调，即滤波性能便于调整，电路线路简单，具有实际应用价值。缺点是：对于元器件的参数要求高，需要仔细调节。

第2章设计原理概述及设计要求

2.1陷波器的基本原理及作用

陷波器也称带阻滤波器（窄带阻滤波器），它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。所以当电路中需要滤除存在的某一特定频率的干扰信号时，就经常用到陷波器。

在我国采用的是50hz频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50hz的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，因此50Hz陷波器在日常成产生活中被广泛应用，其技术已基本成熟。

工频陷波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用。

2.2设计要求

1：完成题目的理论设计模型；

2：完成电路的multisim仿真；

3：完成一份设计说明书(其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果);

4：提交一份电路原理图

50HZ自适应陷波器

一课题意义的及要求

陷波器也叫带阻滤波器，能保证在其他频率信号不损失的情况下，有效地抑制输入信号中某一频率的干扰。由于我国采用的是50Hz 的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，经常会存在50Hz 工频干扰，对于信号的处理造成很大的干扰，于是，很有必要设计50Hz 的陷波器。采用自适应滤波组成的陷波器，与一般硬件组成的固定网络的陷波器比较，它既能自适应地准确跟踪干扰频率又容易控制带宽。

在本次设计中，应用自适应滤波器滤除输入随机信号中的50Hz 工频干扰，并分析比较了不同算法在此设计中的优缺点，及在何种参数下效果最优和那一种机构更适合此设计。

二自适应陷波器原理

自适应陷波器原理图

其原始输入为任意信号s(t)与t 0cos ω单频干扰的叠加，经采样后送入k d 端，

k d =k d +)cos(0kt ω。参考输入分两路，其中一路经︒90向移，两路都经过采样后加到1x 及2x 端，它门分别是

)c o s (0,1φω+=kt c x k

)sin(0,2φω+=kt c x k

所以，采用两个权可以使组合后的正弦波的振幅和相位都能加以调整，而两个权也意味着有两个自由度待调整。经过k k x w ,1,1与k k x w ,2,2相加得到k y ，其相位和振

幅得到相应调整后可与原输入中的干扰分量相一致，使输出k e 中的0 频率的干扰得以抵消，达到陷波的目的。

三结构及方法的选择

自适应滤波器的结构有横向滤波器和格型结构，用自适应横向滤波器实现陷波，比较简单且易于实现，而格型滤波器的计算复杂，不易于实际运用。故本设计中选择横向滤波器结构。

50hz滤波器,有详细参数和公式说明

电路的中心频率：

RC

f π21

0=

（3-5-1）对于f > f 0 的高频信号，两个串联的电容C 阻抗很低，信号可经过电容直接传输到运放的同相输入端即U i =U +；对于f < f 0 的低频信号，电容2C 的阻抗非常高，信号可经两个串联的电阻R 直接传输到运放的同相端即U i =U +；只有当f=f 0的信号输入时，分别经过两个通道传输：从高通滤波通道（两个电容C 和一个电阻R/2构成）输出的电压比输入电压超前一个略小于π/2的相位；从低通滤波通道（两个电阻R 和一个电容2C 构成）输出电压比输入电压落后一个略小于π/2的相位。两路传输到同相输入端的电压正好大小相等、相位相反，相互抵消，因此放大器输出电压近似为零 [18] 。

图3-5 双T 有源陷波器

图3-5中 R4、R5以及运放组成陷波器的正反馈，具有增强信号作用，反馈系数F 有公式计算出：

4

55

R R R F +=

(3-5-2)

陷波器的品质因素Q,决定滤波器的选择性，高Q 对应较窄的阻带而低Q 对应较宽的阻带。本设计中由于只要求衰减50Hz 信号，其它频率尽量保留，因此需要提高Q 。Q 值的计算公式为：

)

1(41

F Q -=

(3-5-3)

阻带BW 的公式为：

Q

f BW 0

2π=

(3-5-4) 陷波深度公式为：陷波深度=20lg （Uomin/Ui ） (3-5-5)

根据式3-5-1可以计算，如果要滤除50Hz 的噪声，必须选择好电阻R 以及

电容C，分别可以选择C= 和R=33KΩ、C=和R=10KΩ、C=和R=11KΩ以及C=和

matlab中陷波滤波器传递函数表达形式

MATLAB中陷波滤波器是一种常用的数字滤波器类型，它可以在频率

响应中实现零点和极点的传递函数形式。在MATLAB中，我们可以通过不同的方法来表示陷波滤波器的传递函数，下面将详细介绍这些方

法和表达形式。

一、传递函数的标准形式表示

在MATLAB中，陷波滤波器的传递函数通常使用标准的二阶形式表示。其传递函数表达形式如下所示：

H(z) = (1 - a*exp(j*theta))/(1 - a*exp(-j*theta))

其中，a是零点的半径，theta是零点的角度。这种形式的传递函数可以很方便地在MATLAB中进行表达和处理。

二、传递函数的分子-分母形式表示

除了标准形式之外，我们还可以使用传递函数的分子-分母形式来表示陷波滤波器的传递函数。这种形式的传递函数可以更直观地表达零点

和极点的位置，有助于分析滤波器的性能。其表达形式如下：

H(z) = b(z)/a(z)

其中，b(z)表示传递函数的分子多项式，a(z)表示传递函数的分母多项式。通过这种形式，我们可以方便地对滤波器进行频域和时域的分析。

三、传递函数的零极点形式表示

另外，我们还可以使用传递函数的零极点形式来表示陷波滤波器的传

递函数。这种形式可以更直观地展示滤波器的零点和极点位置，方便

我们对滤波器进行分析和设计。其表达形式如下：

[z, p, k] = tf2zp(b, a)

其中，b和a分别表示传递函数的分子多项式和分母多项式，而[z, p, k]则分别表示滤波器的零点、极点和增益。通过这种形式，我们可以

清晰地了解滤波器在频域中的性能。

电子线路设计02-50Hz信号陷波电路的设计

电子线路设计与制作

【实验题目】：50Hz工频干扰信号的陷波电路设计与实现

【实验目的】：

通过该题目的设计和制作实践，了解双T型带阻滤波器的一般模型和工作原理，并进行电路的设计和调试，掌握函数信号发生器的使用方法，掌握示波器的使用方法，通过实验结果更加深入理解模拟电子线路及技术的理论，培养学生自己动手进行单元电路设计与制作的能力，增进工程实践能力。

【设计内容及要求】：

①基本设计内容

设计与制作一个50Hz信号的陷波电路，主要技术指标：

1.采用双T型电路实现50hz 陷波功能

2.函数信号发生器选择正弦波档位，输出信号频率范围：30Hz

3.使用示波器观察陷波后的波形，实现陷波功能

②设计要求

带有正反馈的双T陷波电路

图1

双T网络电路可视为由两个单T网络并联而成：一个单T网络由两个电阻R 和电容2C组成，是一个低通滤波器；另一个单T网络由余下两个电容C和电阻R/2组成，是一个高通滤波器。

1.电路能够滤除频率为的信号，设计电路并计算所用元件的参数值，如

没有图中所示的阻容参数值，可采用电阻串并联，电容串并联的方法解决。

2.画出50Hz 陷波电路的原理图并进行焊接调试。

3.用函数信号发生器输出规定频率信号给陷波电路，并用示波器观察波形和陷波结

果。

4.撰写实验报告

matlab 陷波滤波器设计

Matlab 陷波滤波器设计

在信号处理领域，滤波器是一种常用的工具，用于去除信号中的噪声

或者特定频率成分。陷波滤波器是一种特殊的滤波器，它可以将某一

特定频率范围内的信号抑制，而不影响其他频率成分。在Matlab中，设计陷波滤波器可以通过一系列函数和工具实现，本文将介绍在Matlab中设计陷波滤波器的基本原理和步骤。

1. 陷波滤波器的概念及应用

陷波滤波器又称为带阻滤波器或带阻脉冲响应滤波器，其作用是在某

一特定频率范围内对信号进行抑制，而对其他频率成分不产生影响。

这种滤波器常用于去除信号中的特定频率噪声或干扰，或者对特定频

率信号进行分析和处理。

2. Matlab中的陷波滤波器设计函数

在Matlab中，设计陷波滤波器可以使用Signal Processing Toolbox 提供的一系列函数和工具。其中，最常用的函数包括：

- ellip：使用椭圆函数设计数字滤波器

- designfilt：设计各种类型的数字滤波器

- fvtool：数字滤波器可视化工具

- freqz：频率响应分析工具

通过这些函数和工具，可以灵活地选择滤波器的类型、阶数、截止频

率等参数，进行陷波滤波器的设计和分析。

3. 陷波滤波器设计的基本步骤

使用Matlab设计陷波滤波器通常包括以下基本步骤：

- 确定滤波器类型：根据具体应用需求，选择合适的陷波滤波器类型，如Chebyshev陷波滤波器、椭圆陷波滤波器等。

- 确定滤波器参数：确定滤波器的阶数、截止频率、通带波纹、阻带衰减等参数。

- 使用设计函数：调用designfilt或ellip函数，输入滤波器类型和参数，得到设计好的滤波器系数。

心电信号 50hz陷波图除干扰

ECG=load('ECG.txt');

a=length(ECG);

t=[1/(a):1/(a):1];

y=ECG(:,1);

plot(t,y);

%其中，具有线性相位的FIR低通滤波器由如下函数实现：

%理想低通滤波器

%截止角频率wc，阶数M

% 50Hz工频干扰陷波器

%50Hz陷波器：由一个低通滤波器加上一个高通滤波器组成

%而高通滤波器由一个全通滤波器减去一个低通滤波器构成

M=800; %滤波器阶数

L=800; %窗口长度

beta=8; %衰减系数

Fs=400;

wc1=51/(Fs/2)*pi; %wc1为高通滤波器截止频率，对应51Hz

wc2=49/(Fs/2)*pi ;%wc2为低通滤波器截止频率，对应49Hz

h=ideal_lp(pi,M)-ideal_lp(wc1,M)+ideal_lp(wc2,M); %h为陷波器冲击响应w=kaiser(L,beta);

b=h.*rot90(w); %b为50Hz陷波器冲击响应序列

x=filter(b,1,y); %滤除50Hz工频干扰的心电信号

plot(t,x);

title('含噪心电信号');

xlabel('t');

ylabel('x');

50Hz陷波器几种模型

模型一：无源RC双T滤波器

如图：

该模型能实现简单的20多dB的衰减，但是带宽宽，且带载能力差。

模型二：弥补模型一的带载能力。（即在前后级加跟随）

模型三：有源双T单运放

如图：

Q值相对模型一和模型二来说Q值高得多，但是会发生中心频率的便宜。

50Hz工频信号陷波器设计-精简

●陷波器的基本原理及作用

陷波器也称带阻滤波器（窄带阻滤波器），它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。在日常生活中常会存在50hz的工频干扰，因此50Hz陷波器在日常生产生活中被广泛应用。

陷波器的实现方法有很多，本次设计采用的是电路比较简单，易于实现的双T型陷波器。

●基本电路原理图如图所示

图3.1.2双T型陷波器电路

为了防止中心频率漂移，要使用镀银云母电容或碳酸盐电

容和金属膜电阻。常见衰减量为40—50dB，如果要得到60dB的衰减量，必须要求电阻的误差小于0.1%，电容误差小于0.1%。

电路组成

图1.3.2双T 陷波器Multisim 仿真电路仿真图中的元器件参数：

Ω===K R R R 5.8312321

nF 1002321===C C C

Ω=500R 4

Ω=K R 1005

●仿真波特图

通过Multisim仿真可见，陷波器在21Hz频率与50Hz频率之间的衰减量可达46dB左右，对50Hz衰减效果十分显著，同时在非阻带增益十分平坦。

●总结

50Hz陷波器对频率响应曲线十分理想，所用电路也较简单，对非阻带频率影响很小。但对元器件的参数要求高，通常误差不能超过0.1%。

50Hz陷波器设计仿真

50 Hz 陷波器设计仿真

[ 文氏法、双T法、反相带通法、模拟电感法] 一、文氏桥法

1．MULTISIM 10.0仿真电路图

2．仿真结果：（参数如电路图所示）

幅频特性（50.119Hz , -60.614dB）

相频特性二、双T法

1．MULTISIM 10.0仿真电路图

2．仿真结果：（参数如电路图所示）

幅频特性（50Hz , -51.542dB）

相频特性

三、反相带通法

1．M ULTISIM 10.0仿真电路图

2．仿真结果：（参数如电路图所示）

幅频特性（50.119Hz , -52.506dB）

相频特性四、模拟电感法

1．MULTISIM 10.0仿真电路图

2．仿真结果：（参数如电路图所示）

幅频特性（50Hz , -90.565dB）

相频特性

50Hz陷波器设计

实验二

50Hz陷波器设计

实验目的

1.掌握运算放大器在信号处理中的作用

2.了解滤波器的构成、特性和工作原理

3.掌握有源双T结构50Hz陷波器电路的设计、实验

和测试方法。

实验器材

直流稳压电源信号发生器

交流毫伏表示波器万用表

消耗性材料

L M324运算放大器电阻电容导线

实验原理

50Hz陷波器的设计

50Hz陷波器可以采用如下图所示正反馈的有源双T带阻滤波器，该电路的Q值随着反馈系数f的

增高而增大)1(41f Q −=B

Q 0

ω=1

2ωω−=B

实验内容

50Hz陷波器

设计一个50Hz陷波器，采用Q值可调的有源双“T ”带阻滤波器电路(图1)，计算电路参数，连接并调试电路，将R W 调节到一个固定位置，使f=0.90，改变输入信号v i 的频率（v i =50mv），观察输出信号V O 的变化并画出幅频特性曲线。然后改变R W 的位置,使f=0.70，重复上述动作，画出另一条幅频特性曲线限制条件：C 1=0.047μ，R W =10k

50Hz陷波器实验电路

自编IIR型50hz陷波器,Matlab源代码,有详细注释

Matlab源代码:

%%巴特沃斯型50hz陷波器，可改变陷波带宽和阶数

function[Num,Den]=ZB_50_filter(f0,B1,N)

%输入参数

%f0陷波器中心频率

%B1单边带宽

%N滤波器阶数

fs=1000;%采样率

T=1/fs;

rp=3;%通带衰减

rs=N/2*10;%阻带衰减

wp1=((f0-B1)/1000)*2*pi;%下通带截止频率

wp2=((f0+B1)/1000)*2*pi;%上通带截止频率

ws1=((f0-B1/4)/1000)*2*pi;%阻带下限频率

ws2=((f0+B1/4)/1000)*2*pi;%阻带上限频率

wc1=(2/T)*tan(wp1/2);

wc2=(2/T)*tan(wp2/2);

wr1=(2/T)*tan(ws1/2);

wr2=(2/T)*tan(ws2/2);

w0=sqrt(wc2*wc1);%阻带中心频率

B=wc2-wc1;%带宽

wp=1;

ws=wp*(wr1*B)/(w0^2-wr1^2);%归一化阻带截止频率

[N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s');

[Z,P,K]=buttap(N);

[Bd,Ad]=zp2tf(Z,P,K);%将零极点转化成传输形式

[B,A]=lp2bs(Bd,Ad,w0,B);%对低通滤波器进行频率转换，为带阻滤波器[b,a]=bilinear(B,A,fs);%利用双线性变换法，转换成数字滤波器Num=b;%滤波器分子

Den=a;%滤波器分母

end

举例：设计中心频率为50hz，带宽为0.6hz的IIR的陷波器：

Hz工频信号陷波器设计

H z工频信号陷波器设

计

Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

第1章摘要本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号。叙述内容包括工频信号陷波器的工作原理与设计思路，介绍了陷波器的参数计算及其选择，通过multisim仿真，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了该陷波器的可行性。

此次设计的陷波器优点是：陷波性能良好，带宽较小，品质因数Q可调，即滤波性能便于调整，电路线路简单，具有实际应用价值。缺点是：对于元器件的参数要求高，需要仔细调节。

第2章设计原理概述及设计要求

陷波器的基本原理及作用

陷波器也称带阻滤波器（窄带阻滤波器），它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。所以当电路中需要滤除存在的某一特定频率的干扰信号时，就经常用到陷波器。

在我国采用的是50hz频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50hz的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，因此50Hz陷波器在日常成产生活中被广泛应用，其技术已基本成熟。

工频陷波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用。

设计要求

1：完成题目的理论设计模型；

2：完成电路的multisim仿真；

3：完成一份设计说明书(其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果);

50Hz陷波器设计(matlab)

50赫兹陷波器电路

50Hz工频信号陷波器设计

陷波器50工频程序

50Hz工频信号陷波器设计

50HZ自适应陷波器

50hz滤波器,有详细参数和公式说明

matlab中陷波滤波器传递函数表达形式

电子线路设计02-50Hz信号陷波电路的设计

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心电信号 50hz陷波图 除干扰

50Hz陷波器几种模型

50Hz工频信号陷波器设计-精简

50Hz陷波器设计仿真

50Hz陷波器设计

自编IIR型50hz陷波器,Matlab源代码,有详细注释

Hz工频信号陷波器设计

心电信号 50hz陷波图除干扰