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              發布時間:2020-12-25 12:09  

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              濾波器

              濾波器是一種選頻裝置,可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用,可以濾除干擾噪聲或進行頻譜分析。換句話說,凡是可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統都稱之為濾波器。濾波器,是對波進行過濾的器件。“波”是一個非常廣泛的物理概念,在電子技術領域,“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用,被轉換為電壓或電流的時間函數,稱之為各種物理量的時間波形,或者稱之為信號。因為自變量時間是連續取值的,所以稱之為連續時間信號,又習慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。濾波是信號處理中的一個重要概念,在直流穩壓電源中濾波電路的作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分,保留其直流成分,使輸出電壓紋波系數降低,波形變得比較平滑。

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              濾波器的主要參數

              主要分類

              按所處理的信號分為模擬濾波器和數字濾波器兩種。按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通、帶阻和全通濾波器五種。低通濾波器:它允許信號中的低頻或直流分量通過,抑制高頻分量或干擾和噪聲;高通濾波器:它允許信號中的高頻分量通過,抑制低頻或直流分量;帶通濾波器:它允許一定頻段的信號通過,抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲;帶阻濾波器:它抑制一定頻段內的信號,允許該頻段以外的信號通過,又稱為陷波濾波器。 [1] 全通濾波器:全通濾波器是指在全頻帶范圍內,信號的幅值不會改變,也就是全頻帶內幅值增益恒等于1。一般全通濾波器用于移相,也就是說,對輸入信號的相位進行改變,理想情況是相移與頻率成正比,相當于一個時間系統。

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              常見錯誤

              分析設備超標的原因,不外乎以下兩個方面:

              1)設備產生的騷擾太強;2)設備的濾波不足。

              對于種情況,我們可以通過在騷擾源處采取措施,降低騷擾的強度,或者增加電源濾波器的階數,提高濾波器對騷擾的抑制能力來解決。對于第二種情況,除了濾波器自身性能不好以外,濾波器的安裝方式對它的性能影響很大。這一點往往是被設計工程師忽視的。在很多測試中,我們通過更改濾波器的安裝方式就能使設備順利通過測試。下面是一些常見的濾波器錯誤安裝方式對濾波器性能影響的實例。

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              低通濾波器實例

              理想與實際濾波器一個理想的低通濾波器能夠完全剔除高于截止頻率的所有頻率信號并且低于截止頻率的信號可以不受影響地通過。實際上的轉換區域也不再存在。一個理想的低通濾波器可以用數學的方法(理論上)在頻域中用信號乘以矩形函數得到,作為具有同樣效果的方法,也可以在時域與sinc函數作卷積得到。然而,這樣一個濾波器對于實際真正的信號來說是不可實現的,這是因為sinc函數是一個延伸到無窮遠處的函數(extends to infinity),所以這樣的濾波器為了執行卷積就需要預測未來并且需要有過去所有的數據。對于預先錄制好的數字信號(在信號的后邊補零,并使得由此產生的濾波后的誤差小于量化誤差)或者無限循環周期信號來說這是可實現的。實時應用中的實際濾波器通過將信號一小段時間讓它們能夠“看到”未來的一小部分來近似地實現理想濾波器,這已為相移所證明。近似精度越高所需要的越長。采樣定理描述了如何使用一個完善的低通濾波器和奈奎斯特-香農插值公式從數字信號采樣重建連續信號。實際的數模轉換器都是使用近似濾波器。

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