50HZ自适应陷波器

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50Hz陷波器设计(matlab)

源代码：%陷波器的设计%陷波器的传输函数为% B(1/z) (z-exp(j*2*pi*f0))*(z-exp(-j*2*pi*f0))%H(z) = -------- = --------------------------------------------% A(1/z) (z-a*exp(j*2*pi*f0))*(z-a*exp(-j*2*pi*f0))%其中f0为陷波器要滤除信号的频率，a为与陷波器深度相关的参数，a越大，深度越深。

%%已知信号中50Hz工频干扰，信号为x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts);%要求通过陷波器滤除50Hz干扰信号%参数设置：采样率Ts=0.001s，采样长度：512点clf;clear;%设置初值f0=50;Ts=0.001;fs=1/Ts;NLen=512;n=0:NLen-1;%陷波器的设计apha=-2*cos(2*pi*f0*Ts);beta=0.96;b=[1 apha 1];a=[1 apha*beta beta^2];figure(1);freqz(b,a,NLen,fs);%陷波器特性显示x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts);%原信号y=dlsim(b,a,x);%陷波器滤波处理%对信号进行频域变换。

xfft=fft(x,NLen);xfft=xfft.*conj(xfft)/NLen;y1=fft(y,NLen);y2=y1.*conj(y1)/NLen;figure(2);%滤除前后的信号对比。

subplot(2,2,1);plot(n,x);grid;xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Input signal');subplot(2,2,3);plot(n,y);grid;xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Filter output');subplot(2,2,2);plot(n*fs/NLen,xfft);axis([0 fs/2 min(xfft) max(xfft)]);grid;xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Input signal');subplot(2,2,4);plot(n*fs/NLen,y2);axis([0 fs/2 min(y2) max(y2)]);grid;xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Filter output');100200300400500600-2-112Time (s)A m p l i t u d eInput signal100200300400500600-2-112Time (s)A m p l i t u d eFilter output010020406080100120M a g n i t u d e (d B )010020406080100120M a g n i t u d e (d B )。

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

50Hz工频信号陷波器设计预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制第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。

带阻滤波器的频率特性如图3.1.1所示。

滤波器的中心频率0f 和抑制带宽BW 之间的关系为：00H Lf f Q BW f f ==-图3.1.1带阻滤波器频率特性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。

50Hz陷波器在脑电数据采集系统中的应用

2005年8月重庆大学学报(自然科学版)Aug.2005　第28卷第8期Journal of Chongqing University(Nɑt urɑl Science Edition)Vol.28　No.8 文章编号:1000-582X(2005)08-0025-0350Hz陷波器在脑电数据采集系统中的应用3石　坚,杨永明(重庆大学电气工程学院,重庆　400030)摘　要:脑电数据采集系统中消除50Hz的工频干扰历来是一个技术难题.传统的抑制50Hz工频干扰的方法虽然也能取得一定的效果,但总存在着成本过高和通用性差等缺点,50Hz陷波器的使用可根本解决这个问题.经过反复试验,证实压控电压源(VCVS)陷波器不仅可最大程度地抑制50Hz工频干扰,而且电路的结构简单、级联方便,具有较高的可靠性.并提供了VCVS陷波器在强干扰环境下采集到的脑电波,波形清晰干净.由于50Hz工频干扰几乎存在于所有数据采集系统中,因此这种陷波器具有较强的通用性,可望在其它生物电信号测量的医学仪器及工业测控系统中得到广泛应用.关键词:数据采集系统;脑电波;工频干扰;陷波器中图分类号:TM935.2文献标识码:A 脑电信号频率在0.1～100Hz,其幅值为2～200μV[1].脑电数据采集系统就是将人体脑部自发生物电信号通过脑电极提取出来,再经信号调理、采样、量化、编码、传输,最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程.由于脑电数据采集系统的检测系统是复杂的人体,所以相比一般的数据采集系统复杂,有其特殊性[2].脑电数据采集系统一般处于含有大量电器设备的环境,这些设备周围空间的电磁场频率主要是50Hz .由于工频50Hz干扰落在脑电信号的频带范围之内,而人体本身属于电的良导体,“目标”大,通过脑电检测装置导联线及人体自身的分布电容,电磁干扰尤其是50Hz工频干扰极易引入人体.一般地,脑电信号的输入信噪比在0.0001以下,有用信号几乎完全淹没在噪声中.在脑电采集系统中,限制干扰和噪声比放大信号更有意义[3].脑电数据采集系统的前置级放大电路是其核心部分,普遍采用仪表放大器或三运放构成的差动放大电路,该电路对呈现在输入端的共模干扰具有较强的抑制能力,能有效地改善信噪比,但是由于电路的输入端不仅存在共模干扰,还存在着空间电磁场引起的差模干扰以及因为测量电路不对称而由共模干扰转化而来的差模干扰,这些干扰主要以50Hz的工频干扰出现[4].通过对国内外现有脑电检测系统的调查,传统的抗干扰措施是切断干扰源,开辟专用的具有屏蔽作用的脑电检测室或采取各种屏蔽措施.研究者也侧重于在前置级电路的设计中提高水平,比如采用隔离放大器或提高外电路电阻电容的精度以改进电路对称性,另外采取浮地跟踪电路.这些措施在一定程度上是可以提高电路的抗干扰性能的.但在实际的检测中,开辟专用的脑电检测室降低了脑电采集系统的通用性,隔离放大器的成本过于昂贵,而提高器件的精度并不能有效解决问题,因为器件无法做到绝对对称,实际检测也发现,这种抑制干扰的措施收效甚微.浮地跟踪的抗干扰措施主要用于单通道脑电采集,无法使用于多通道的脑电数据采集系统.部分国内外的脑电图机为了很好地解决这个问题,往往采用30Hz的低通滤波,这种处理方法使电路得到简化,可以在一定程度上减少50Hz的工频干扰,但缺点是会使30～100Hz目前尚未认识到但实际可能存在的脑电信号无法检测到,而且为使50Hz干扰衰减足够倍数,必须提高低通滤波器的阶数,从而使电路变得复杂.50Hz陷波器可通过模拟和数字的2种方式实现,在脑电数据采集系统中所使用的是模拟陷波器,实质上就是带阻滤波电路,是一种特殊的有源RC滤波3收稿日期:2005-04-17作者简介:石坚(1974-),男,四川射洪人,重庆大学硕士研究生,从事生物电测量仪器及生物电信号数字处理的研究.器,用在前置级电路之后的信号调理电路中,这种方式能有效抑制从前置端输入的差模干扰.国内外部分脑电图机采用了50Hz 模拟陷波器,但效果不甚理想,因为陷波器的使用不当会导致有用的脑电信号畸变,脑电波的快波失真,现在研究者多将目光转向数字陷波器的设计,数字陷波器确有其独特优势,但缺点是对控制器的运算速度要求很高,而且系统速度要求也很高,实时性不如模拟陷波器,电路结构也远比模拟陷波器复杂.笔者将本研究所50Hz 模拟陷波器在脑电采集系统中的应用作一介绍[5].1　VCVS 陷波器的电路分析VCVS 陷波器又叫压控电压源陷波器.通常说的50Hz 工频干扰实际上频率并不仅仅是50Hz ,50Hz的整数倍谐波频率的干扰也不能忽视,其幅值比50Hz 的干扰小.另外,50Hz 工频干扰漂移的存在使得包括这个范围的频率都应该视为工频干扰.对于谐波的干扰可通过低通滤波器去掉,而要去掉49.5～50.5Hz 的干扰则需要设计出性能好的陷波器.下面给出笔者在脑电测试中所使用的一种陷波器———VCVS 带阻滤波器[6].电路图如图1所示.图1　50Hz VCVS 陷波器电路图这是一种典型的二阶有源带阻滤波器,其传递函数为:A (s )=1+(sCR )21+2(2-A v )sCR +(sCR )2,中心频率为:ω0=2πf 0=1R C,阻带宽度:B W =ωH -ωL=2(2-A v )ω0,品质因数:Q =f 0Δf =12(2-A v ),式中:A v 为放大增益.这个电路的特点是所用器件少,调试方便.如果陷波深度不够,可采取级联方式提高干扰抑制能力.为验证该电路的陷波能力,利用信号发处理器产生一个50Hz 正弦波,通过该VCVS 陷波器后在示波器上可观察到该正弦波已衰减为一条直线,根据示波器提供的输入输出幅值,可计算出衰减倍数约为10倍(见图2).图2　VCVS 陷波器50Hz 正弦波输入输出波形图2　VCVS 陷波器在脑电数据采集系统中的应用上面提到的VCVS 陷波器虽然陷波深度也不高,但由于电路本身结构简单,多次级联后可明显改善陷波效果,实际应用中可以验证这一点.所以本研究所综合各种情况,在系统设计中优先采用了这种陷波器.对于VCVS 陷波器在脑电采集系统的调理电路中的联结情况可见图3.图3　脑电数据采集系统框图图4-5给出了脑电数据采集系统中去掉VCVS陷波器所采集的原始脑电信号和经过VCVS 陷波器滤波后得到的脑电信号波形图,经过对比可以看出,经过陷波后的脑电信号非常清晰,证明这种陷波器达到了非常好的效果.图4　原始脑电信号波形图图5　利用VCVS 陷波器滤波后脑电信号波形图62重庆大学学报(自然科学版) 2005年3　结　论在脑电数据采集系统中,50Hz 模拟陷波器的应用使脑电波在强干扰环境下的采集变得简便可靠,在本研究所的实际应用中也获得了比较好的效果.就整个系统而言,作为系统核心部分的前置级放大电路依然起着非常关键的作用,从前置级放大电路输出的信号中干扰越小,后级获得的有用信号也就越好,所以在设计中,必须从总体上综合考虑电路的各个组成部分,使其协调配合,此时陷波器的使用才能使系统的采集效果达到最佳.参考文献:[1]　余学飞.医学电子仪器原理与设计[M ].广州:华南理工大学出版社,2000.[2]　赵新民,王祁.智能仪器设计基础[M ].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2001.[3]　肖忠祥,孟开元.数据采集原理[M ].西安:西北工业大学出版社,2001.[4]　赵负图.信号采集与处理集成电路手册[M ].北京:化学工业出版社,2002.[5]　陆坤.电子设计技术[M ].成都:电子科技大学出版社,1997.[6]　约翰逊D E.有源滤波器精确设计手册[M ].北京:电子工业出版社,1984.Application of T rap Filter of 50H z in B rain w ave Data Acquisition SystemSHI Jian ,Y ANG Y ong 2ming(College of Electrical Engineering ,Chongqing University ,Chongqing 400030,China )Abstract :It ’s always difficult in technology to eliminate power interference of 50Hz in Brainwave Data Acquisi 2tion System .Though t raditional ways to eliminate it can also gain some effect s ,t hey have drawbacks such as high co st and low currency at all time.The use of t rap filter of 50Hz may solve t he question radically.Through t he aut hors ’repetitious experimentation ,it is proved t hat t rap filter of VCVS not only eliminate power interference of 50Hz fart hest but also have merit s of simple circuit st ruct ure ,convenient coupling and upper re 2liability.The aut hors offer collected brainwave in st rong power interference environment.It may be seen t hat it is very clear and clean.Because power interference of 50Hz exist s in almost all Data Acquisition System ,t his type of t rap filter po ssesses better currency ,it is expected to win extensive application in medical apparat us of measurement of ot her biological elect ricity signals and indust rial observation and cont rol system.K ey w ords :Data Acquisition System ;brain wave ;power interference ;trap filter(编辑　李胜春)72第28卷第8期石　坚,等:　50Hz 陷波器在脑电数据采集系统中的应用。

低通50HZ陷波器

低通50Hz陷波器（开题报告)
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目录
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题目简介设计内容及要求相关概念设计方法参考文献
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题目简介
数字陷波器：用在电路上滤除不需要的频率的信号，比如在带通滤波器通频带的边缘外加陷波器通常是串联一个并联谐振回路，或并联一个串联回路，它们的谐振频率就是要滤除的频率，在电视机电路中频部分很常见。陷波器是一种特殊的带阻滤波器，其阻带在理想情况下只有一个频率点，因此也被称为点阻滤波器。这种滤波器主要用于消除某个特殊的频率干扰，例如在各种测量仪器和数据采集系统中用于消除电源干扰的工频陷波器。数字陷波器一般为IIR滤波器。由于陷波器频率特性的特殊性，它除了可采用双线性变换进行设计外，还可以采用所谓零极点累试的方法进行设计。
2
设计内容及要求
1.掌握有源滤波电路的设计方法 2.掌握二阶有源带阻滤波器电路的设计方法 3.了解有源滤波电路的性能特点 4.了解二阶有源带阻滤波器的性能特点 5.掌握有有源滤波电路：若滤波电路含有有源元件（双极型管、单极型
管、集成运放）组成，成为有源滤波电路
XXXX年 XXXX年
• 有源滤波器：有运算放大器和阻容元件组成的选频网络。用于传输有用频段
的信号，抑制或衰减无用频段的信号。滤波器阶数越高，性能越逼近理想滤波器特性。
• 低通滤波器（LPF）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段
信号的电路。当信号的频率高于某一特定的截止频率1pf时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而低于1pf的信号通过该滤波器。
1、放大电路设计。 2、有源滤波电路设计。低通滤波器（LPF）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段信号的电路。当信号的频率高于某一特定的截止频率时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而低于的信号通过该滤波器。 3、有源帯阻滤波电路设计。

50hz滤波器,有详细参数和公式说明

电路的中心频率：RCf π210=（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：455R 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(41F Q -=(3-5-3)阻带BW 的公式为：Qf BW 02π=(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R=12 KΩ，然后使用信号发生器输入幅度1000mV，频率变化的正弦信号以及使用示波器进行观察，获得的下陷曲线如表5-3(a)所示。

表5-3(a) R、C大小不同时的陷波曲线由表5-3(a)可以看出，C=和R=11KΩ时的陷波效果最理想，所以R选取了11KΩ,电容C选取了。

但是其阻带还比较宽，还不符合要求，根据式2-5-2、2-5-3及2-5-4可以知道，改变R5和R4可以改变阻带宽度。

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：f0=50;B1=0.3; %单边带宽0.3hzN=2;[Num,Den] = ZB_50_filter(f0,B1,N);%调用函数计算结果：Num=[0.998118588556613 -1.898537748170150.998118588556613];Den=[1 -1.89853774817015 0.996237177113225]调用matlab中的fdatool滤波器工具箱验证：与fdatool自带IIR的butterworth滤波器的幅频曲线一致，滤波器系数几乎一致：。

基于集成化的二阶滤波器UAF42设计50Hz陷波器

基于集成化的二阶滤波器UAF42设计50Hz陷波器 UAF42是一个集成化的二阶滤波器，可以用来设计复杂的滤波器。

本文介绍了如何基于UAF42设计一个高性能的50Hz陷波器，并使用免费的仿真软件TINA对这个电路进行了仿真分析，供工程师参考和学习。

设计众所周知，在滤波器设计时，运放的精度和温度稳定性是关键。

UAF42里面集成了两片0.5%精度的1000pF的电容。

在工业应用中，多种场合需要用到50Hz陷波器。

本节将介绍使用UAF42设计一个高性能的50Hz陷波器。

使用UAF42来设计50Hz陷波器，只需要外加6个电阻即可组成一个50Hz陷波器。

如下图所示 UAF42的辅助运放将高通和低通滤波器的输出相加，即得到陷波器。

陷波器的陷波频率由下面的公式所决定，其中Alp为低通滤波器的增益，Ahp是高通滤波器的增益。

一般而言，ALP/AHP ？RZ2/RZ1=1。

因此陷波器的中心频率即为：其中fo由下式确定：其中参考UAF42的数据手册，C=1000pF，则RF=3.1831MΩ。

因此陷波器的中心频率可以由电阻Rf来确定。

或都增加电容来确定。

电容一般选求NPO电容，或云母电容，或其它低漏电高温度稳定性的瓷片电容。

关于电路的-3dB带宽则由下式来确定关于-3dB带宽的定义：BW-dB=fH-fL。

上式中的Q由辅助运放的增益所决定。

进而由Rq的值来设定，如下式：陷波器的通频带主要受滤波器Q参数的影响。

Q参数由辅助放大电路的输入电阻和增益电阻所决定，如下式：这里需要注意一点，基于UAF42的陷波器电路的陷波中心频fo和滤波器Q参数可以分别设置。

仿真上一小节，我们设计出一个基于UAF42的50Hz陷波器。

在本小节，我们将使用免费的仿真软件TINA对这个电路进行仿真分析。

具体原理图如下所示。

其中3.1831M欧的电阻用两个E96标准的电阻串联组成。

一个是3.16M欧，另一个为23.09K欧。

基于UAF42通用滤波芯片的50Hz陷波器设计

第27卷　第8期2006年8月仪器仪表学报Chinese Journal of Scientific InstrumentVol127No18Aug12006基于UAF42通用滤波芯片的50H z陷波器设计3颜　良1　陈儒军1,2　刘　石1　陈一平11(中南大学信息物理工程学院　长沙　410083)2(中南大学信息科学与工程学院　长沙　410083)摘要　为了压制工业电源的干扰(如50Hz干扰),经常要在输入电路中采用陷波电路。

由于传统的双T陷波电路对元件的精度和对称性要求比较高,在实际中很难调试。

文中介绍的由通用滤波器芯片UA F42构成的50Hz陷波电路克服了这方面的缺点。

实验结果表明:基于UA F42设计的50Hz陷波器的频率响应达到了设计要求,具有调试方便、对元件精度要求不高的优点。

关键词　陷波器　UAF42　FIL TER42中图分类号　TP337　文献标识码　A　国家标准学科分类代码　510110Design of a50H z notch f ilter using the universal active f ilter chip UAF42Yan Liang1　Chen Rujun1,2　Liu Shi1　Chen Yiping11(School of I nf o2p hysics and Geomatics Engineering,Cent ral S out h Universit y,Changsha410083,China)2(College of I nf ormation Science and Engineering,Cent ral S outh Universit y,Changsha410083,China)Abstract　To supp ress t he50Hz interference,a notch filter is needed in pre2stage circuit.The conventional twin2T network requires high2p recision component s and st rict symmet ry,but it is difficult to t une.The50Hz notch filter using t he universal active filter chip(UA F42)eliminates above disadvantages.The experiment re2 sult s show t hat t he50Hz notch filter using UA F42meet s t he design requirement s.The design has t he advanta2 ges of easy t uning and lower component tolerance requirement.K ey w ords　notch filter　UA F42　FIL TER421　引言物探仪器工作频率低,且一般在野外工作,易于受外界信号干扰,特别是在此频率段内受到强烈的干扰源,如50Hz或60Hz市电电网信号影响。

50HZ工频电压陷波器和选频测量电压(流)表

SJG9000调频接地特性测量系统使用说明书上海苏特电气有限公司一、概述SJG9000型变频接地特性测量系统，是我公司与南京航空航天大学、中国矿业大学联合开发并拥有自主知识产权的新型高品质测试系统，该系统采用当前最先进的数字选频测量（电子对抗）技术，具有超强的抗干扰能力，彻底消除了由工频感应、零序电流、谐波和杂散信号的干扰给测量带来的误差；采用纯正弦波大功率信号源做为测试电源，多频点采集数据，克服了双点异频插值法的局限性；特别适用于大型、超大型接地网接地阻抗及其它特性参数的测量。

该系统功能强大、性能优越、使用方便，目前在国内处于领先水平,是替代进口产品的理想选择。

本测量系统由SJG9001调频阻抗测试仪、SJG9002大功率信号源及耦合变压器组成。

二、主要功能：* 接地阻抗测量* 测量地网电流分布情况可精确测量电流流经各接地柱（桩）的比率和电流在接地系统中的分布情况* 电势分布曲线通过测量，可了解地网中的电势分布情况，导通性能* 直接测量回路阻抗值* 跨步电压、跨步电位差测量* 接触电压、接触电位差测量* 土壤电阻率测试三、主要特点：1、超强的抗干扰能力采用当前最先进的数字选频测量技术，选频特性尖锐，通频带仅±0.5HZ，有效屏蔽干扰信号，抗干扰能力和测试速度优于进口同类产品，使接地阻抗测试轻松、简便。

2、多点异频测试吸取国际上先进的多点异频测试方式，克服了双点异频插值法的局限性，能明确发现和剔除因同频谐波干扰而产生的测量坏值，测量结果更加符合实际值。

3、辅助测量极敷设简便由于采用具有超强抗干扰能力的数字选频测量技术，试验回路无需大电流测试，电压测量输入阻抗高，辅助电流、电压极敷设方便，明显降低工作强度，提高工作效率。

4、同屏显示多个测试参数只需选择待测频率，选择频率下的电压、电流、阻抗、功率因数CosΦ、感性＋（L）、容性－（C）以及多次的测量结果和算术平均值同屏显示，一目了然。

5、操作方便界面友好使用“一键飞梭”（旋转鼠标）技术和大屏幕图形LCD，全中文提示信息，方便直观。

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。

50hz陷波器课程设计

50hz陷波器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解50Hz陷波器的基本原理，掌握其电路构成及工作原理。

2. 学生能掌握陷波器的设计方法，包括电路参数的计算和元件的选择。

3. 学生了解50Hz陷波器在实际应用中的功能，如消除电力线干扰等。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并搭建一个简单的50Hz陷波器电路。

2. 学生能够运用示波器、信号发生器等仪器，测试陷波器的性能，并分析测试结果。

3. 学生能够通过团队合作，解决在设计过程中遇到的问题，提高实际操作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，增强学习动力，培养创新意识。

2. 学生在学习过程中，养成积极思考、主动探究的良好习惯。

3. 学生通过合作学习，培养团队精神，提高沟通与协作能力。

本课程针对高中电子技术课程，结合学生已有知识基础和认知特点，注重理论与实践相结合，培养学生实际操作能力和团队协作精神。

通过本课程的学习，学生能够掌握50Hz陷波器的设计与应用，为后续电子技术课程打下坚实基础。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 50Hz陷波器的基本原理：介绍陷波器的作用、原理，以及其在电子技术中的应用。

2. 陷波器电路构成及工作原理：详细讲解陷波器的电路构成，包括电阻、电容、运算放大器等元件的作用，以及陷波器的工作原理。

3. 电路参数计算与元件选择：教授如何根据实际需求计算陷波器的电路参数，并指导学生进行元件的选择。

4. 50Hz陷波器设计方法：分析不同类型的陷波器设计方法，以实例形式讲解具体设计步骤。

5. 陷波器性能测试与评估：介绍测试陷波器性能的仪器及方法，如示波器、信号发生器等，并教授如何分析测试结果。

6. 实际应用案例分析：通过分析陷波器在实际应用中的案例，使学生更好地理解其功能。

教学内容安排和进度：1. 第1课时：50Hz陷波器基本原理及作用。

2. 第2课时：陷波器电路构成及工作原理。

3. 第3课时：电路参数计算与元件选择。

50Hz工频信号陷波器设计-精简

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数字陷波器谐波影响

50hz数字陷波器谐波影响50Hz数字陷波器是一种常用的电子设备，主要用于消除特定频率（如50Hz）的干扰信号。

在实际应用中，例如电源滤波、电磁干扰抑制等领域，它都发挥着重要作用。

然而，任何电子设备在工作时都会对其它频率产生一定的影响，这种影响主要体现在谐波上。

陷波滤波器的设计通常以模拟滤波器为原型，通过一定的设计方法来实现。

当陷波滤波器的阻带非常窄时，又称为陷波滤波器。

这种滤波器对50Hz干扰信号的消除效果较好，但对其他频率信号的影响较小。

因此，我们需要在设计和使用陷波滤波器时，充分考虑其对谐波的影响。

对于50Hz数字陷波器来说，其谐波影响主要体现在以下几个方面：1. 设备自身的谐波：陷波滤波器在消除50Hz干扰信号的同时，可能会产生一些新的谐波信号。

这些谐波信号可能会对其它设备产生干扰，因此在设计和使用时需要特别注意。

2. 电路设计的谐波：在陷波滤波器的电路设计过程中，由于元器件的选择、电路拓扑结构等因素，可能会引入一些新的谐波信号。

这些谐波信号可能会影响到陷波滤波器的性能，因此在设计过程中需要进行充分的仿真和测试。

3. 工作环境的谐波：陷波滤波器在实际使用环境中，可能会受到其它设备产生的谐波信号的影响。

这些谐波信号可能会影响到陷波滤波器的工作性能，因此在实际应用中需要进行充分的测试和调试。

总的来说，50Hz数字陷波器在消除50Hz干扰信号的同时，可能会产生一些新的谐波信号。

这些谐波信号可能会影响到设备的性能和稳定性，因此在设计和使用时需要采取一些措施来减小其影响。

例如，可以通过优化电路设计、选择合适的元器件、设置适当的工作参数等方式，来减小陷波滤波器的谐波影响。

9、50HZ陷波器的选用

对于50Hz 陷波器来说，陷波器的中心频率为50Hz ，中心角频率为100 rad/s 一、50Hz 双T 陷波器1结合可用的电容电阻，决定R 、C 值。

于是先选定C3值约为10/50＝0.2 uF ，于是C1=C2=0.1uF 则可以求出R ：这里可选电阻为R ＝31.8k （考虑电阻精度偏差可选取）R4、Rf 决定了Q 值，Q 值越大，陷波宽带越窄，因此根据公式可知当A<2且接无限近于2时，Q 越大。

于是可知Rf/R4<1且无限接近于1但实际上由于元件精度与及元件非理想元件，这会使得陷波的中心频率不是落在50Hz ，因此为减少实际的误差，Q 不宜取太大于是可选电阻为Rf ＝4.7k ，R4＝4.75k于是可得电路图如下：用ORCAD 仿真可得：从仿真效果来看，中心频率接近与50Hz，且可以有效陷波。

二、可调Q值50Hz双T陷波器由公式可知，R、C的选取与第一个相同，于是可取值为：R=31.8k，C＝0.1uFR1,R2可以用一个4k电位来取代，用来调节Q值。

以下用两种不同比值调试：R1:R2=1:3999时有对应仿真结果：R1：R2＝50：3950时有对应仿真结果：由此可见这种结构的电路可以调节其Q值，从而使调节带宽，当中心频率接近50Hz时，可调节Q，使带宽展宽，从而达到滤除50Hz干扰目的。

三、带通与加法器构成的50Hz陷波器由公式可知，这种滤波器的中心频率确定由C、R1、R2、R5决定，其中2R1=R5，C约为0.2uF，取0.22uF，当R1》R2时，调节R2可以调节中心频率。

于是取R1=200k，R5＝400k，通过计算可得R2＝524.7，用1k的可调电阻就可以使调节中心频率。

于是电路图如下：调试结果：得出较好的滤波效果。

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：f0=50;B1=0.3;%单边带宽0.3hzN=2;[Num,Den]=ZB_50_filter(f0,B1,N);%调用函数计算结果：Num=[0.998118588556613-1.898537748170150.998118588556613];Den=[1-1.898537748170150.996237177113225]调用matlab中的fdatool滤波器工具箱验证：与fdatool自带IIR的butterworth滤波器的幅频曲线一致，滤波器系数几乎一致：。

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。

在算法选择方面，分别对LMS 算法，RLS 算法，进行了仿真实验。

比较了其优劣。

四 LMS 算法不同参数的实验结果分析3.1带有50Hz 工频干扰的随机信号及其功率谱图3.2不同步长对输出结果的影响下图依次是u =0.003，u =0.03 u =0. 3时的输出功率谱图观察得出当u比较小，取0.003时，对干扰信号的削弱比较小，对干扰信号临近频率的信号削弱也很小，随着u的不断增大，对50Hz干扰信号的削弱越来越强，但同时对临近信号的影响也越大。