【测试与检测基础课件】滤波器类型介绍.pptVIP

三、滤波器类型介绍 低通滤波器 一阶RC低通滤波器； 一阶弹簧—阻尼系统 ； 液压计(以液压手段形成的一阶低通滤波器）。 RC低通滤波器 电路的微分方程为 令 τ =RC， 低通滤波器的上截止频率 一阶系统：频率衰减速度慢，亦即它的倍频程选择性差，仅为6dB/oct。 改善过渡带曲线陡度的方法： 将多个RC环节级联； 采用电感元件替代电阻元件的方式。 典型模拟滤波器的设计方法： 巴特沃思（Butter-worth）滤波器； 切比雪夫（Chebyshev）滤波器； 贝塞尔（Bessel）滤波器； 考厄或椭圆（Cauer, elliptical）滤波器。 一阶有源低通滤波器 图（a）： 截止频率： 放大倍数： 图（b）： 截止频率： 放大倍数： 低通滤波器的典型应用 在数字信号处理系统中用做抗混滤波器，常常要求采用高级的有源滤波器来提供高达115dB/倍频程的频率衰减 。 在数字系统中常在A/D转换器前加一个抗混滤波器，滤除信号中的高频噪声和不感兴趣部分，通常采用椭圆滤波器来实现这一功能。 一个7阶的椭圆滤波器。其传递函数典型地为： 高通滤波器 电路分析 根据图4.45（a）有： 令RC=τ，则得传递函数 频率响应函数为 滤波器的-3dB截止频率为 带通滤波器 将一个低通和一个高通滤波器级联便可获得一个带通滤波器特性，其传递函数为 上、下截止频率 带阻滤波器 ： 无源带阻滤波器带采用桥式T型或双T网络 。 四、滤波器综合运用 滤波器串联 将两个具有相同中心频率的（带通）滤波器串联，会使通带外的频率成分有更大的衰减。 滤波器并联 常用于信号的频谱分析和信号中特定频率成分的提取； 滤波器并联的方式： 采用中心频率可调的带通滤波器，通过改变滤波器的RC参数来改变其中的频率，使之追随所要分析的信号频率范围。 采用一组由多个各自中心频率确定的、其频率范围遵循一定规律相互连接的滤波器。为使各带通滤波器的带宽覆盖整个分析的频带，它们的中心频率应这样来选择，使得相邻滤波器的带宽恰好相互衔接。滤波器组还应具有相同的放大倍数。 带通滤波器的中心频率： 恒带宽带通滤波器： 恒带宽比带通滤波器： 在作信号频谱分析时，要用一组中心频率逐级可变的带通滤波器，当中心频率变化时，各滤波器带宽则遵循一定的规则取值。 恒带宽带通滤波器； 恒带宽比带通滤波器。 恒带宽比滤波器： 滤波器的相对带宽是常数，即 恒带宽滤波器 滤波器的绝对带宽为常数，即 恒带宽比滤波器的方式常采用倍频程带通滤波器，上、下截止频率之间应满足以下的关系，即 式中n称为倍频程数。 由于滤波器中心频率 则由式（4.91）可得： 又根据 可得 同理，一个滤波器组中后一个滤波器的中心频率f02与前一个滤波器的中心频率f01间满足： 带通滤波器在信号频率分析中的应用 多路滤波器并联式 扫描式 外差式 原理类似于收音机中的超外差技术； 该仪器由载波信号发生器、混频器和具有固定中心频率的带通滤波器所组成。 设输入信号为 第一项Ussin(2πfst+φs)为正在分析的频率分量，设为us，第二项 为待分析的其它分量；第三项n(t)为随机噪声。 设载波信号发生器输出 当与输入信号中的分量混频时，有 混频后的信号由两部分组成：一是频率为fm+fs的和频信号，另一是频率为fm-fs的差频信号。两分量信号同时馈入中心频率为f0、带宽为B的滤波器，若调谐信号发生器的频率fm使 fm+fs=f0,即 只有和频信号分量1/2UmUscos[2π(fm+fs)t+φs]能通过该滤波器。由于载波信号幅值Um是不变的，滤波器的输出信号uo中保留了输入信号us的幅值Us和初相位φs信息，原信号频率fs被置换成滤波器中心频率fo。输出uo被送入检测器进行幅值检测和显示。 由于滤波器带宽为B，只有下述频率范围内的信号分量 经混频后落在滤波器通带f0±B/2之内才可通过。 五、其它种类的滤波 相关滤波 统计平均滤波 * * 测试技术(13) 王伯雄 图4.40 不同类型的低通滤波器 （4.63） （4.64） 图4.41 一阶RC低通滤波器的幅、相频特性 在实际应用中必须考虑各级联环节之间的负载效应。解决负载效应的最好办法是采用运放来构造有源滤波器。 图4.43 一阶有源低通滤波器 （4.70） 椭圆滤波器的特性曲线 图4.45 无源高通滤波器 （4.71） （4.72） （4.73