测控电路第四章04_信号分离电路(n).pptVIP

2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 4.1.1 滤波器的功能和类型 (1) 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。 测量信号 表面轮廓 形状误差（准直流） 波度（低频） 表面粗糙度（中频） 噪声（高频） 4.1 滤波器的基本知识 4.1.1 滤波器的功能和类型 (2) 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。 按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件构成的滤波器、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。 2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 （三）滤波器的主要特性指标 (1) 特征频率： ①通带截止频率 f p =ω p/(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阻带截频fr=ω r/(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。 4.1.2 模拟滤波器的传递函数与频率特性 4.1 滤波器的基本知识 4.1 滤波器的基本知识 （三）滤波器的主要特性指标 (1) 特征频率： ③转折频率fc=ωc/(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=ω0/(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。 4.1.2 模拟滤波器的传递函数与频率特性 2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 (2) 增益与衰耗 滤波器在通带内的增益并非常数。 ①对低通滤波器通带增益Kp一般指ω=0时的增益；高 通指ω→∞时的增益；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，其定义为增益的倒 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。 4.1.2 模拟滤波器的 传递函数与频率特性 （三）滤波器的主要特性指标 2017-6-27 (3) 阻尼系数与品质因数 阻尼系数 表征滤波器中能量衰耗的一项指标。 阻尼系数的倒数称为品质因数Q，是评价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标 式中 为带通或带阻滤波器的3dB带宽， 为中心频率，在很多情况下中心频率与固有频率相等。 4.1 滤波器的基本知识 4.1.2 模拟滤波器的传递函数与频率特性 （三）滤波器的主要特性指标 2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 (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 ，定义为： 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。 4.1.2 模拟滤波器的传递函数与频率特性 （三）滤波器的主要特性指标 2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 (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 也应提出一定要求。在滤波器设计中，常用群时延函数 评价信号经滤波后相位保真性能。群时延函数越接近常数，信号相位失真越小。 4.1.2 模拟滤波器的传递函数与频率特性 （三）滤波器的主要特性指标 （一）一阶滤波器 一阶滤波电路只能构成低通和高通滤波器，而不能构成带通和带阻滤波器。其传递函数为 4.1 滤波器的基本知识 4.1.3 基本滤波器 低通 高通 2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 （二）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 固有频率： 通带增益： Kp=b0/a0， 阻尼系数： 4.1.3 基本滤波器 4.1 滤波器的基本知识 4.1.3 基本滤波器 （二）二阶低通滤波器 频率特性 幅频特性 称为临界阻尼 2017-6-27 4.1 滤波器的基本知识 lg(ω/ω0) 4.1.3 基本滤波器 （二）二阶低通滤波器 相频特性 实部负、虚部负：第三象限 实部正、虚部负：第四象限 2017-6-27 (三) 二阶高通滤波器 传递函数 幅频特性 4.1 滤波器的基本知识 4.1.3 基本滤波器 2017-6-27 4