各种滤波器及其典型电路
滤波器与多频率电路
在多频率电路的设计过程中,需要进行仿真和测 试,以验证电路的功能和性能是否符合要求。
03
滤波器在多频率电路中 的应用
滤波器在信号处理中的应用
信号提取
滤波器能够从复杂的信号中提取出所 需频率范围的信息,用于信号分析、 特征提取等。
噪声抑制
频谱分析
滤波器在频谱分析中起到关键作用, 通过对信号进行滤波处理,可以将信 号分解成不同的频率分量,便于分析 信号的频率特性。
滤波器与多频率电路
目录
• 滤波器的基本概念 • 多频率电路的基本概念 • 滤波器在多频率电路中的应用 • 滤波器的设计与实现 • 多频率电路的设计与实现 • 滤波器与多频率电路的发展趋势与展望
01
滤波器的基本概念
滤波器的定义
滤波器是一种电子设备,用于通过或 抑制特定频率范围的信号。它通常由 电感器和电容器组成的网络构成,以 实现频率选择功能。
06
滤波器与多频率电路的 发展趋势与展望
滤波器的发展趋势与展望
01
滤波器技术不断进步
随着电子技术的不断发展,滤波器技术也在不断进步,新型的滤波器材
料、结构和设计方法不断涌现,提高了滤波器的性能和稳定性。
02
滤波器的智能化和可编程化
随着人工智能和可编程技术的不断发展,滤波器的智能化和可编程化成
为未来的发展趋势,可以实现自适应、自学习的滤波功能。
电路中的滤波器有哪些种类和作用
电路中的滤波器有哪些种类和作用在电路中,滤波器是一种基础的电子元件,用于去除信号中的某些
频率分量,以实现信号的清晰传输或滤波效果。滤波器的种类繁多,
按照频率特性和工作原理的不同可以分为多种类型。本文将介绍其中
常见的几种滤波器及其作用。
一、低通滤波器
低通滤波器即通过低于截止频率的频率成分,而抑制高于截止频率
的频率成分。它的作用是将高频噪声等干扰信号滤除,使得基频信号
得以保留和传输。低通滤波器广泛应用于音频放大器、通信系统等领域。
二、高通滤波器
与低通滤波器相反,高通滤波器通过高于截止频率的频率成分,而
抑制低于截止频率的频率成分。它的作用是去除低频噪声,使得高频
信号得以传输和输出。高通滤波器常用于图像处理、语音识别等领域。
三、带通/带阻滤波器
带通滤波器(又称带通滤波器)是一种能够通过位于截止频率范围
内的频率信号的滤波器,同时抑制位于截止频率范围外的频率信号。
它的作用是选择性地通过一定范围内的频率信号,对其他频率信号进
行衰减和滤除。带通滤波器常见的应用场景有音频处理、无线通信系
统等。
带阻滤波器(又称陷波器)则是相反的概念,它能够通过位于截止频率范围外的频率信号,同时抑制截止频率范围内的频率信号。带阻滤波器常用于天线设计、信号调节等领域。
四、低通/高通/带通/带阻滤波器的应用举例
1. 低通滤波器的应用:
在音频处理中,低通滤波器常用于去除音频信号中的高频噪声,使得音频信号更加纯净和清晰;
在直流电源设计中,低通滤波器可用于去除电源中的高频噪声,提供稳定的直流电源;
在通信系统中,低通滤波器可用于滤除高频干扰信号,保证通信信号的质量。
电路中的滤波器了解滤波器的种类和应用领域
电路中的滤波器了解滤波器的种类和应用领
域
电路中的滤波器——了解滤波器的种类和应用领域
滤波器是一种常见的电路元件,用于过滤电路中的信号,使得特定
频率范围内的信号通过,而削弱或排除其他频率范围的信号。滤波器
在电子设备和通信系统中具有广泛的应用。本文将介绍滤波器的种类
和应用领域。
一、低通滤波器
低通滤波器允许低于截止频率的信号通过,而削弱高于截止频率的
信号。其频率特性曲线被称为“低通滤波特性”。低通滤波器常用于音
频放大器、功放、音响系统等设备中,以去除高频噪声,使音频信号
更加纯净。
二、高通滤波器
高通滤波器允许高于截止频率的信号通过,而削弱低于截止频率的
信号。其频率特性曲线被称为“高通滤波特性”。高通滤波器常用于扬
声器系统、无线通信系统中,以去除低频噪声,增强高频信号的传输。
三、带通滤波器
带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过,而削弱其他频率范围
的信号。其频率特性曲线呈现出中间一段较高的增益区域,被称为“带
通滤波特性”。带通滤波器常用于无线电接收器、音频设备等,以选择性地提取特定频率范围内的信号。
四、带阻滤波器
带阻滤波器允许特定频率范围外的信号通过,而削弱特定频率范围内的信号。其频率特性曲线呈现出中间一段较低的增益区域,被称为“带阻滤波特性”。带阻滤波器常用于无线电发射器、噪声干扰抑制等场合,以削弱或屏蔽特定频率范围内的干扰信号。
五、应用领域
1.音频设备领域:滤波器在音频设备中起到重要作用。通过低通滤波器,可以削弱或排除音频信号中的高频噪声,提高音质;通过高通滤波器,可以削弱或排除低频噪声,增强高频信号的传输。
什么是滤波器特性如何设计一个滤波器特性电路
什么是滤波器特性如何设计一个滤波器特性
电路
滤波器特性及其电路设计
滤波器是一种电子设备,用于处理信号,在电路中通过选择特定频率的信号而抑制或放大其他频率的信号。滤波器广泛应用于通信、音频处理、图像处理等领域。本文将介绍滤波器特性以及如何设计一个滤波器特性电路。
一、滤波器特性的基本概念
滤波器特性是指滤波器在不同频率下对输入信号的响应情况。常见的滤波器特性包括通频带、阻带、截止频率、衰减率等。不同类型的滤波器拥有不同的特性,可以实现不同的信号处理效果。
二、滤波器的分类
根据频率响应曲线的特点,滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种基本类型。
1. 低通滤波器(Low-pass Filter)
低通滤波器允许低频信号通过,抑制高频信号。它的频率响应曲线从通频带到阻带逐渐下降,直至衰减到一定程度。低通滤波器常用于音频处理、无线通信等领域。
2. 高通滤波器(High-pass Filter)
高通滤波器允许高频信号通过,抑制低频信号。它的频率响应曲线
从阻带到通频带逐渐上升,直至衰减到一定程度。高通滤波器常用于
音频处理、信号处理等领域。
3. 带通滤波器(Band-pass Filter)
带通滤波器只允许特定频率范围内的信号通过,对其他频率的信号
进行抑制。它的频率响应曲线在通频带内有一定的增益,而在通频带
之外被衰减。带通滤波器常用于射频通信、音频处理等领域。
4. 带阻滤波器(Band-stop Filter)
带阻滤波器对特定频率范围内的信号进行抑制,同时允许其他频率
的信号通过。它的频率响应曲线在阻带内有一定的衰减,而在阻带之
各种滤波器及其典型电路
第一章滤波器
1.1 滤波器的基本知识
1、滤波器的基本特性
定义:滤波器是一种通过一定频率的信号而阻止或衰减其他频率信号的部件.
功能:滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统,具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。
类型:
按处理信号形式分:模拟滤波器和数字滤波器。
按功能分:低通、高通、带通、带阻、带通.
按电路组成分:LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器
按传递函数的微分方程阶数分:一阶、二阶、…高阶.
如图1.1中的a、b、c、d图分别为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器传输函数的幅频特性曲线。
图1.1 几种滤波器传输特性曲线
.2、模拟滤波器的传递函数与频率特性
(一)模拟滤波器的传递函数
模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。传递函数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。经分析,任意个互相隔离的线性网络级联后,总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。这样,任何复杂的滤波网络,可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。(二)模拟滤波器的频率特性
模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间的传递关系.若滤波器的输入信号Ui是角频率为w的单位信号,滤波器的输出Uo(jw)=H(jw)表达了在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系,称为滤波器的频率特性函数,简称频率特性。频率特性H(jw)是一个复函数,其幅值A(w)称为幅频特性,其幅角∮(w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化,称为相频特性
(三)滤波器的主要特性指标
1、特征频率:
(1)通带截止频f p=wp/(2)为通带与过渡带边界点的频率,在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。
各种电源滤波电路图及工作原理
各种电源滤波电路图及工作原理
在滤波电路中,主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件,如:电容器、电感器。本文将对各种形式的滤波电路进行分析。
一、滤波电路种类
滤波电路主要有下列几种:电容滤波电路,这是最基本的滤波电路;π型RC滤波电路;π型LC滤波电路;电子滤波器电路。
二、滤波原理
1.单向脉动性直流电压的特点图1(a)所示是单向脉动性直流电压波形,从图中可以看出,电压的方向性无论在何时都是一致的,但在电压幅度上是波动的,就是在时间轴上,电压呈现出周期性的变化,所以是脉动性的。
但根据波形分解原理可知,这一电压可以分解成一个直流电压和一组频率不同的交流电压,如图1(b)所示。在图1(b)中,虚线部分是单向脉动性直流电压U o中的直流成分,实线部分是U o中的交流成分。
图1:单向脉动性电压的分解
2.电容滤波原理根据以上的分析,由于单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。在电源电路的滤波电路中,利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性,或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。图2所示是电容滤波原理图。
图2(a)为整流电路的输出电路。交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电,即电路中的Uo
图2(b)为电容滤波电路。由于电容C1对直流电相当于开路,这样整流电路输出的直流电压不能通过C1到地,只有加到负载R L上。对于整流电路输出的交流成分,因C1容量较大,容抗较小,交流成分通过C1流到地端,而不能加到负载R L。这样,通过电容C1的滤波,从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压+U。滤波电容C1的容量越大,对交流成分的容抗越小,使残留在负载R L上的交流成分越小,滤波效果就越好。
滤波电路主要有以下四种基本类型
R U R
M
U
o
U
+
i
C
1
C
只要参数合适
R
1
R
U
2
f
(1)该电路在f0附近形 成正反馈,不致造 成自激振荡,使f0附 近的电压放大倍数 得到提高。
R U R
M
U
o
U
+
i
C
1
C
(2)当ω<<ω0时,电容 C1阻抗大,反馈信号 较弱,对电压放大倍 数影响不大。 (3)当ω>>ω0时,输入 信号被C2衰减,输出 电压的幅值小,反馈 信号较弱,对电压放 大倍数影响不大。
简单二阶低通滤波 电路的幅频特性
由幅频特性可见ω>>ω0时衰减 的斜率为-40dB/十倍频。但在 ω0附近,其幅频特性与理想的 低通滤波特性相差较大。
0 -3dB
20 lg
Af ( ) / dB Af
-40dB/十倍 频
0.1 0.37 1
10
ω/ω0
改进
R
1
R
U
2
f
将电容C1的接 地端改接到集成 运放的输出端。
1 o RC
2
0.1
1 3 Af Q
常见的滤波器类型及其特点
常见的滤波器类型及其特点
滤波器是一种用于处理信号的电子设备或电路元件,它可以通过选
择特定频率范围内的信号来增强或抑制信号。在电子通信、音频处理、图像处理和数据处理等领域中,滤波器起着至关重要的作用。本文将
介绍几种常见的滤波器类型及其特点。
一、低通滤波器(Low-pass filter)
低通滤波器允许低频信号通过,同时抑制高频信号。常见的低通滤
波器包括RC低通滤波器、RL低通滤波器和Butterworth低通滤波器等。
1. RC低通滤波器:RC低通滤波器由电阻(R)和电容(C)组成,可以通过调整RC的数值来改变滤波效果。该滤波器主要用于对音频信号和直流信号进行滤波,具有简单、成本低、频率响应平滑的特点。
2. RL低通滤波器:RL低通滤波器由电阻(R)和电感(L)组成,主要用于信号的衰减和频率分析。相较于RC低通滤波器,RL滤波器
具有更好的频率稳定性和阻尼特性。
3. Butterworth低通滤波器:Butterworth低通滤波器为典型的滤波器
设计,具有平坦的幅频响应曲线和最小幅度损失,但转折点的陡度较低。常用于音频信号和通信信号的滤波。
二、高通滤波器(High-pass filter)
高通滤波器允许高频信号通过,同时抑制低频信号。常见的高通滤
波器包括RC高通滤波器、RL高通滤波器和Butterworth高通滤波器等。
1. RC高通滤波器:RC高通滤波器与RC低通滤波器相似,但输入和输出信号的位置交换。该滤波器可以保留高频信号,并适用于去除直流信号。
2. RL高通滤波器:RL高通滤波器也与RL低通滤波器类似,具有良好的阻抗匹配和频率特性。常用于音频处理和电信号分离。
常用的滤波电路
常用的滤波电路
滤波电路是电子电路中常见的一种电路,它的主要作用是滤除电路中不需要的信号,保留有用信号,以达到对信号进行处理的目的。根据滤波电路的不同特点,可以将滤波电路分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等几种类型。本文将详细介绍这几种滤波电路的原理、特点和应用。
一、低通滤波器
低通滤波器是一种将高频信号滤除,只保留低频信号的电路。它的原理是利用电容器和电感器的特性,将高频信号通过电容器或电感器滤除,只保留低频信号通过。低通滤波器通常用于音频放大器、功率放大器、音响系统等电路中,以滤除高频噪声、杂音等信号,保证音质的清晰度和稳定性。
低通滤波器的特点是:在低频范围内,电路的通透性很好,信号衰减较小;而在高频范围内,电路的阻抗增加,信号衰减较大。低通滤波器的具体实现方式有电容滤波器、电感滤波器、RC滤波器等几种类型。其中,电容滤波器是最常用的一种低通滤波器,其原理是将电容器与电路串联或并联,从而滤除高频信号。
二、高通滤波器
高通滤波器是一种将低频信号滤除,只保留高频信号的电路。它的原理是利用电容器和电感器的特性,将低频信号通过电容器或电感器滤除,只保留高频信号通过。高通滤波器通常用于无线电通信、电视机、雷达等电路中,以滤除低频噪声、杂音等信号,保证信号的清
晰度和稳定性。
高通滤波器的特点是:在高频范围内,电路的通透性很好,信号衰减较小;而在低频范围内,电路的阻抗增加,信号衰减较大。高通滤波器的具体实现方式有电容滤波器、电感滤波器、RC滤波器等几种类型。其中,电感滤波器是最常用的一种高通滤波器,其原理是将电感器与电路串联或并联,从而滤除低频信号。
各种滤波器原理与设计
一阶低通滤波器
有源低通滤波器计算
利用R、L、C所组成的滤波电路称作无源滤波器,它有很多的缺点。其中的电感L本身具有电阻与电容,使得输出结果会偏离理想值,而且会消耗电能。若只利用 R、C再附加放大器则形成主动滤波器,它有很多的优点,例如:不使用电感使得输出值趋近理想值;在带通范围能提高增益,减少损失;用放大器隔离输出、入 端,使之可以使用多级串联。
1、一阶低通滤波器(一节RC网路) 838电子
截止频率:126计算公式大全
频率低于时→电压增益
频率高于时→衰减斜率:每10倍频率20dB
图1 电路组成 图2 响应曲线
所谓低通滤波器(LPS:low pass filter)是允许低频讯号通过,而不允许高频讯号通过的滤波器。图3所示是RC低通滤波电路,其电压回路公式:
其增益
可得实际增益为
增益值是频率的函数,在低频区ω极小, RωC << 1,A V(ω) = 1讯号可通;在高频区ω极大, RωC >> 1,A V(ω) = 0信号不通。 RωC = 1时是通与不
通的临界点,此时的频率定义为截止频率:。图4所示RC低通滤波电路的增益随频率的变化是缓慢的,故其不是一个好的滤波电路。图5所示是低通有源滤波器,它的增益显示在图6。低通有源滤波器在低频区的增益为:
V O /V
I
=(R
1
+R
2
)/R
2
其推导如下:在低频区RC串联之电位降都在电容,故V in = V C = Vp。见图5,因负回馈,电路在线性工作区,于是我们有关系式:
,可知电容C之电位降与电阻R2之电位降相同,又流过R1与R2之电流相同均为I,故得到
常用滤波电路
22
• Filter Type为滤波器类型的选择;如贝塞尔;巴 特沃斯;切比雪夫等等&
• 中间为滤波器的一些设置;3 order代表为3dB 的带宽;1 Pass Band Freq解释为导通截止频 率;这里由于我们采用的是低通滤波器左下 角那;故只有一个Pass Band Freq;某些滤波器 如切比雪夫二还会出现一个叫做Stop Band
– 1、当时钟频率一定时;开关电容滤波器的特性 仅取决于电容的比值&由于采用了特种工艺;这 种电容的比值精度可达0.01%;并且具有良好的 温度稳定性;
– 2、当电路结构确定之后;开关电容滤波器的特 性仅与时钟频率有关;改变时钟频率即可改变其 滤波器特性;
– 3、开关电容滤波器可直接处理模拟信号;而不 27
• 滤波器的两个重要特性是:幅度响应和相 位响应&
3
滤波器概述
• 按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波器 • 按所用元件: 无源滤波器和有源滤波器 • 按电路功能:
– 低通滤波器 – 高通滤波器 – 带通滤波器带 – 阻滤波器
• 按阶数: 一阶;二阶 … 高阶
4
滤波器分类
Uo
Uo
U i 低通
Ui
Uo
常用开关电容滤波器芯片
• LMF100 • MAX293 • MAX270 • LTC1562 • LTC1064 • 还有很多很多
电路中的滤波器有哪些类型
电路中的滤波器有哪些类型
在电路中,滤波器是一种用于削弱或消除特定频率的信号的设备。
滤波器可以被广泛应用于音频设备、通信系统和电子测量设备中。根
据不同的工作原理和频率特性,滤波器可以被分为多种类型。本文将
介绍电路中常见的几种滤波器类型。
一、低通滤波器
低通滤波器是一种允许低于截止频率的信号通过的滤波器。它主要
用于过滤高频噪音和干扰信号,使得只有低频信号能够通过。低通滤
波器在音频处理、功放电路以及无线通信等领域得到广泛应用。常见
的低通滤波器有电容滤波器和RC低通滤波器。
二、高通滤波器
高通滤波器与低通滤波器相反,它允许高于截止频率的信号通过,
而抑制低频信号。高通滤波器主要用于滤除低频噪声和直流偏置信号。在音频设备中,高通滤波器常用于音乐播放器和话筒等设备中,以滤
除低频背景噪音。常见的高通滤波器包括电感滤波器和RC高通滤波器。
三、带通滤波器
带通滤波器可以选择一定频率范围内的信号通过,而削弱其他频率
范围内的信号。带通滤波器常用于音频设备中的频率调节,使得用户
可以选择想要的频率范围。带通滤波器可分为无源滤波器和有源滤波
器两种类型。无源滤波器主要由电容、电感和电阻等被动元件组成,
而有源滤波器则引入了放大器等主动元件。
四、带阻滤波器
带阻滤波器与带通滤波器相反,它主要用于抑制一定频率范围内的
信号,而允许其他频率范围的信号通过。带阻滤波器常用于陷波、降
噪和频率选择等应用中。常见的带阻滤波器有陷波器和巴特沃斯带阻
滤波器。
五、全通滤波器
全通滤波器的作用是通过保持信号的幅度和相位特性,不改变信号
的频率组成。全通滤波器在音频信号处理和通信系统中起到重要作用。常见的全通滤波器有比例性滤波器和相位平移滤波器。
滤波器电路设计
滤波器电路设计
介绍
滤波器电路是一种用于过滤信号中特定频率成分的电路,用于去除干扰或选择特定频率的信号。滤波器电路在通信系统、音频处理、图像处理等领域都有广泛的应用。本文将深入探讨滤波器电路的设计原理、常见类型以及电路参数的计算方法。
设计原理
滤波器电路的设计原理基于频率响应和阻带特性。频率响应指的是滤波器电路对不同频率信号的响应程度,分为通频带、截止频率和阻频带;阻带特性指的是滤波器对于某些频率范围的信号的抑制能力。
常见类型
1. 低通滤波器
低通滤波器(Low-pass Filter)用于去除高频信号,只保留低频信号。常见的低
通滤波器电路有RC低通滤波器、RLC低通滤波器和无源RC低通滤波器等。
2. 高通滤波器
高通滤波器(High-pass Filter)用于去除低频信号,只保留高频信号。常见的高通滤波器电路有RC高通滤波器、RLC高通滤波器和无源RC高通滤波器等。
3. 带通滤波器
带通滤波器(Band-pass Filter)用于选择特定频率范围内的信号,可以通过调节参数选择不同的频率范围。常见的带通滤波器电路有LC带通滤波器、RLC带通滤
波器和共源共栅带通滤波器等。
4. 带阻滤波器
带阻滤波器(Band-stop Filter)用于抑制特定频率范围内的信号,可以通过调节参数选择不同的频率范围。常见的带阻滤波器电路有LC带阻滤波器和RLC带阻滤波器等。
参数计算
滤波器电路的参数计算是设计滤波器的关键一步,下面介绍几种常见的参数计算方法。
1. 截止频率计算
截止频率是滤波器电路的重要参数,决定了滤波器的频率响应。对于RC低通滤波器,截止频率可通过公式计算:截止频率= 1 / (2πRC)。对于RLC低通滤波器,截止频率的计算相对复杂,涉及电感、电容和电阻等参数。
各种滤波电路合集(图文详解)
常见低通滤波电路L 一阶滤波
C 一阶滤波
CL 二阶滤波
RC 二阶滤波
LC 二阶滤波
RCR T型三阶滤波
LCL T型三阶滤波
CRC π三阶滤波
CLC π三阶滤波
开关电源单级低通滤波回路
DLC 型二阶滤波器
CLC П型滤波器
1、工作原理介绍
a.输入正脉冲时,先给C1充电,充电电流为ic1,迅速充到脉冲的峰值电压Vi,同时电感器L中也有线性增长的电流,并在L中储存了磁能,随着电流的增长,储存的磁能越来越多,电容器C2通过电感L也充上了电压,充电电流为ic2,C2和C1上的电压基本相等,负载RL中的电流IRL也是由输入脉冲供给。
b. 输入正脉冲消失,负载RL的电流由两路提供,一路是C2放电提供的电流为-ic2,,另一路是由电感L储存的磁能转换成电能,并与C1上的电压串联后提供-ic1。负载RL中的电流等于两个电容器放电电流的和,即IL= -(ic2+ic1)
c.对直流而言:CLC型滤波器中的C1和C2, 相当于开路,而电感L 对直流分量的感抗等于零,相当于短路,所以直流分量能顺利的通过电感L。
d.对交流而言:电容器的容量大,相当于将其短路,而电感对各种正弦波的感抗很大,所以交流分量过不去,或过去的很少。
2.优点:输出直流电压高,最高能达到矩形波的峰值电压,适用于负载电流较大,要求输出电压脉动较小的场合。
3.弱点:用在没有稳压电路的电源中,负载能力差。
4. CLC П型滤波器常用在脉幅式开关稳压电源,电容和电感值越大,滤波效果越好.
DLC 型滤波器
1、工作原理介绍
a.当变压器次级绕组为上正下负时,由于变压器次级绕组输出的电压是正负交、变的矩形波,故加D1整流去掉负半周,正半周通过D1整流后,电流通过电感L储、存了磁能,这个电流一部分给C1充电,另一部分给负载RL用,D2截止。
低通滤波器种类电路
低通滤波器种类电路
低通滤波器是一种能够通过低频信号而削弱高频信号的电路。常见的低通滤波器有以下几种种类:
1. RC 低通滤波器:由电阻(R)和电容(C)组成,常用于简单的低频衰减场合。
2. 二阶 RC 低通滤波器:由两个电阻和两个电容组成,能够实现更好的低频滤波效果。
3. LC 低通滤波器:由电感(L)和电容(C)组成,能够实现更好的低频滤波效果,同时能够阻断高频信号。
4. 有源低通滤波器:利用运算放大器等有源器件,结合电阻、电容和电感等被动元件,构造出更灵活、性能更好的低通滤波器。
5. 巴特沃斯低通滤波器:一种标准的低通滤波器设计,能够在通带内保持平坦的频率响应,同时在截止频率附近实现陡峭的衰减。
需要注意的是,这只是低通滤波器的几种常见种类,实际上还有很多其他种类的低通滤波器可能存在,具体选择哪种类型的低通滤波器要根据需要进行分析和设计。
各种滤波器及其典型电路
第一章滤波器
1.1 滤波器的基本知识
1、滤波器的基本特性
定义:滤波器是一种通过一定频率的信号而阻止或衰减其他频率信号的部件。功能:滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统,具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。
类型:
按处理信号形式分:模拟滤波器和数字滤波器。按功能分:低通、高通、带通、带阻、带通。
按电路组成分:LC 无源、RC 无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC 有源滤波器
按传递函数的微分方程阶数分:一阶、二阶、⋯高阶。
如图1.1 中的a、b、c、d 图分别为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器传输函数的幅频特性曲线。
图1.1 几种滤波器传输特性曲线
.2、模拟滤波器的传递函数与频率特性
一)模拟滤波器的传递函数模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。传递函数是输出
与输入信号电压或电流拉氏变换之比。经分析,任意个互相隔离的线性网络级联后,总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。这样,任何复杂的滤波网络,可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。
二)模拟滤波器的频率特性
模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间的传递关系。若滤波器的输入信号Ui 是角频率为w 的单位信号,滤波器的输出Uo(jw)=H(jw) 表达了在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系,称为滤波器的频率特性函数,简称频率特性。
频率特性H(jw) 是一个复函数,其幅值A(w)称为幅频特性,其幅角∮ (w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化,称为相频特性
三)滤波器的主要特性指标
1、特征频率:
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第一章滤波器
1.1 滤波器的基本知识
1、滤波器的基本特性
定义:滤波器是一种通过一定频率的信号而阻止或衰减其他频率信号的部件。功能:滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统,具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。
类型:
按处理信号形式分:模拟滤波器和数字滤波器。
按功能分:低通、高通、带通、带阻、带通。
按电路组成分:LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器
按传递函数的微分方程阶数分:一阶、二阶、…高阶。
如图1.1中的a、b、c、d图分别为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器传输函数的幅频特性曲线。
图1.1 几种滤波器传输特性曲线
.2、模拟滤波器的传递函数与频率特性
(一)模拟滤波器的传递函数
模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。传递函数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。经分析,任意个互相隔离的线性网络级联后,总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。这样,任何复杂的滤波网络,可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。
(二)模拟滤波器的频率特性
模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间的传递关系。若滤波器的输入信号Ui是角频率为w的单位信号,滤波器的输出Uo(jw)=H(jw)表达了在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系,称为滤波器的频率特性函数,简称频率特性。频率特性H(jw)是一个复函数,其幅值A(w)称为幅频特性,其幅角∮(w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化,称为
相频特性
(三)滤波器的主要特性指标
1、特征频率:
(1)通带截止频f p=wp/(2)为通带与过渡带边界点的频率,在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。
(2)阻带截止频f r=wr/(2)为阻带与过渡带边界点的频率,在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。
(3)转折频率f c=wc/(2)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率,在很多情况下,常以fc作为通带或阻带截频。
(4)固有频率f0=w0/(2)为电路没有损耗时,滤波器的谐振频率,复杂电路往往有多个固有频率。
2、增益与衰耗
(1)对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益也用A(0)表示;高通指w→∞时的增益也用()
A∞表示;带通则指中心频率处的增益。
(2)对带阻滤波器,应给出阻带衰耗,衰耗定义为增益的倒数。
(3)通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大变化量,如果△Kp以dB 为单位,则指增益dB值的变化量。
3、阻尼系数与品质因数
阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻尼作用,是滤波器中表示能量衰耗的一项指标我们用α表示。
阻尼系数的倒数称为品质因数,是评价带通与带阻滤波器频率选择特性的
一个重要指标,Q= w0/△w。式中的△w为带通或带阻滤波器的3dB带宽,w0为中心频率,在很多情况下中心频率与固有频率相等。
4、灵敏度
滤波电路由许多元件构成,每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。
滤波器某一性能指标y对某一元件参数x变化的灵敏度记作Sxy,定义为:Sxy=(dy/y)/(dx/x)。该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念,该灵敏度越小,标志着电路容错能力越强,稳定性也越高。
5、群时延函数
当滤波器幅频特性满足设计要求时,为保证输出信号失真度不超过允许范围,对其相频特性∮(w)也应提出一定要求。在滤波器设计中,常用群时延函数d∮(w)/dw评价信号经滤波后相位失真程度。群时延函数d∮(w)/dw越接近常数,信号相位失真越小。
(四)二阶滤波器的传输特性
1、二阶低通滤波器
二阶低通滤波器的传递函数的一般形式为
(1-1)它的固有频率为a01/2,通带增益Kp=b0/a0,阻尼系数为a1/w0。其幅频特性与相频特性为:
(1-2)
(1-3)
2、二阶高通滤波器
二阶低通滤波器的传递函数的一般形式为
(1-4)其幅频特性与相频特性为
(1-5)
(1-6)3、二阶带通滤波器
二阶带通滤波器的传递函数的一般形式为
(1-7)其幅频特性与相频特性分别为
(1-8)
(1-9)
4、二阶带阻滤波器
二阶带阻滤波器的传递函数的一般形式为
(1-10)其幅频特性和相频特性为
(1-11 )
5、二阶全通滤波电路(移相电路)
二阶全通滤波电路的传递函数的一般形式为
(1-12)其幅频特性为常数,相频特性为
(1-13)
1.2 滤波器的逼近
低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想的低通滤波器幅度响应如图1.2.1,可以实现的近似理想特性的幅度响应如图1.2.2所示。在理想情况下,可以清楚的指出通带(0
必须定义截止角频率wc 。Wc 定义为当H (jw )下降到最大值的0.707倍时的频率。
图1.2 理想特性曲线 图1.3 实际逼近曲线
当然理想低通滤波器要求幅频特性A(w)在通带内为一常数,在阻带内为零,没有过渡带,还要求群延时函数在通带内为一常量,这在物理上是无法实现的。实践中往往选择适当逼近方法,实现对理想滤波器的最佳逼近。可以用下面的传递函数对理想特性加以逼近
1
10....o
n n i
n u Gb u s b s b --=
+++ (1-14)
上式表示一个n 阶全极点近似式,,其所以这样称呼是因为他的分母多项式为n 次幂而分子为常数(因而它没有有限零点,只有有限极点)。低通滤波器的增益是传递函数在s=0时的值,很明显在上式里增益就是G 。有许多种低通滤波器,它们的传递函数为上式的类型。如巴特沃兹逼近、切比雪夫逼近、贝塞尔逼近。而其它几种滤波器都可由低通滤波器变换得到,我们在这儿不赘述具体变换方法。
(一)巴特沃斯逼近
这种逼近的基本原则是使幅频特性在通带内最为平坦,并且单调变化,但过渡带衰减较为缓慢。其幅频特性为