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滤波器百科
编辑:    发布时间:2018-05-14

对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有用滤除的电路,就是滤波器。

其功用就是得到一个特定频率或消除一个特定频率,

运用这个特功用够将通过滤波器的一个方波群或复合噪波,而得到一个特定频率的正弦波,

医疗专用滤波器

滤波器 - 底子介绍

滤波器是一种对信号有处理效果的器件或电路。跟着电子市场的不断发展也越来越被广泛出产和运用。

滤波器首要分为有源滤波器和无源滤波器。首要效果是让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的反射。滤波器一般有两个端口,一个输入信号、一个输出信号,运用这个特功用够选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波,而得到一个特定频率的正弦波。滤波器的功用就是容许某一部分频率的信号顺畅的通过,而别的一部分频率的信号则遭到较大的克制,它实质上是一个选频电路。 滤波器中,把信号可以通过的频率规划,称为通频带或通带;反之,信号遭到很大衰减或完全被克制的频率规划称为阻带;通带和阻带之间的分界频率称为截止频率;滤波器是由电感器和电容器构成的网路,可使混合的交直流电流分隔。电源整流器中,即凭仗此网路滤净脉动直流中的涟波,而取得比较纯真的直流输出。最底子的滤波器,是由一个电容器和一个电感器构成,称为L型滤波。全部各型的滤波器,都是集结L型单节滤波器而成。底子单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成,串联臂为电感器,并联臂为电容器。在电源及声频电路中之滤波器,最通用者为L型及π型两种。就L型单节滤波器而言,其电感抗XL与电容抗XC,对任一频率为一常数,其联络为XL·XC=K2

L型滤波器又称为K常数滤波器。假使一滤波器的构成部分,较K常数型具有较尖锐的截止频率(即对频率规划选择性强),而一同对此截止频率以外的其他频率只需较小的衰减率者,称为m常数滤波器。所谓截止频率,亦即与滤波器有尖锐谐振的频率。通带与带阻滤波器都是m常数滤波器,m为截止频率与被衰减的其他频率之衰减比的函数。每一m常数滤波器的阻抗与K常数滤波器之间的联络,均由m常数抉择,此常数介于01之间。当m靠近零值时,截止频率的尖锐度增高,但关于截止频的倍频之衰减率将跟着而减小。最合于有用的m值为0.6。至于那一频率需被截止,可调度共振臂以抉择之。m常数滤波器对截止频率的衰减度,抉择于共振臂的有用Q值之巨细。若达K常数及m常数滤波器组成级联电路

滤波器 - 滤波器类型

滤波器

巴特沃斯照应(最平坦照应)

巴特沃斯照应可以最大化滤波器的通带平坦度。该照应十分平坦,靠近DC信号,然后逐渐衰减至截止频率点为-3dB,毕竟迫临-20ndB/decade的衰减率,其间n为滤波器的阶数。巴特沃斯滤波器特别适用于低频运用,其关于保护增益的平坦性来说十分重要。

贝塞尔照应

除了会改动依赖于频率的输入信号的崎岖外,滤波器还会为其引入了一个推延。推延使得根据频率的相移发生非正弦信号失真。就像巴特沃斯照应运用通带最大化了崎岖的平坦度相同,贝塞尔照应最小化了通带的相位非线性。

切贝雪夫照应

在一些运用傍边,最为重要的要素是滤波器切断不必要信号的速度。假设你可以接受通带具有一些纹波,就可以得到比巴特沃斯滤波器更快速的衰减。附录A包含了规划多达8阶的具巴特沃斯、贝塞尔和切贝雪夫照应滤波器所需参数的表格。其间两个表格用于切贝雪夫照应∶一个用于0.1dB最大通带纹波;另一个用于1dB最大通带纹波。

滤波器 - 滤波器的分类

1、按所处理的信号

按所处理的信号分为仿照滤波器和数字滤波器两种。

2、按所通过信号的频段

滤波器

按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器:它容许信号中的低频或直流分量通过,克制高频分量或烦扰和噪声。

高通滤波器:它容许信号中的高频分量通过,克制低频或直流分量。

带通滤波器:它容许必定频段的信号通过,克制低于或高于该频段的信号、烦扰和噪声。

带阻滤波器:它克制必定频段内的信号,容许该频段以外的信号通过。

3、按所选用的元器件

按所选用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

3.1、无源滤波器

无源滤波器仅由无源元件(RL C)组成的滤波器,它是运用电容和电感元件的电抗随频率的改动而改动的原理构成的。这类滤波器的利益是:电路比较简略,不需求直流电源供电,可靠性高;缺点是:通带内的信号有能量损耗,负载效应比较明显,运用电感元件时简略引起电磁感应,当电感L较大时滤波器的体积和分量都比较大,在低频域不适用。

3.2、有源滤波器

有源滤波器由无源元件(一般用RC)和有源器件(如集成运算扩展器)组成。这类滤波器的利益是:通带内的信号不只没有能量损耗,并且还可以扩展,负载效应不明显多级相联时相互影响很小,运用级联的简略方法很简略构成高阶滤波器,并且滤波器的体积小、分量轻、不需求磁屏蔽(由于不运用电感元件);缺点是:通带规划受有源器件(如集成运算扩展器)的带宽束缚,需求直流电源供电,可靠性不如无源滤波器高,在高压、高频、大功率的场合不适用。

4、根据滤波器的安放方位

根据滤波器的安放方位不同,一般分为板上滤波器和面板滤波器。

4.1板上滤波器设备在线路板上。这种滤波器的利益是经济,缺点是高频滤波效果欠佳。其首要原因是:

4.1.1、滤波器的输入与输出之间没有隔绝,简略发生耦合;

4.1.2、滤波器的接地阻抗不是很低,削弱了高频旁路效果;

4.1.3、滤波器与机箱之间的一段连线会发生两种不良效果: 一个是机箱内部空间的电磁烦扰会直接感应到这段线上,沿着电缆传出机箱,凭仗电缆辐射,使滤波器失效;另一个是外界烦扰在被板上滤波器滤波之前,凭仗这段线发生辐射,或直接与线路板上的电路发生耦合,构成活络度问题;

4.2、面板滤波器

滤波阵列板、滤波联接器等面板滤波器一般都直接设备在屏蔽机箱的金属面板上。由于直接设备在金属面板上,滤波器的输入与输出之间完全隔绝,接地出色,电缆上的烦扰在机箱端口上被滤除,因此滤波效果恰当志向。缺点是有必要在规划初期考虑设备所需的协作结构。

滤波器 - 滤波器规划

滤波器

频率照应来描绘,按其特性的不同,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等。

用来说明滤波器功用的技术指标首要有:

中心频率f0,即作业频带的中心

带宽BW

通带衰减,即通带内的最大衰减

阻带衰减

关于实践滤波器而言,考虑到实践的组成元件的品质因数的取值是一有限值(由于受限于材料与工艺的水平),所以全部工程上的有用滤波器都是有损滤波器,因此关于这些滤波器还应考虑通带内的最小刺进衰减。

现代滤波器规划,多是选用滤波器转换的方法加以结束。首要是通过对低通原型滤波器进行频率转换与阻抗转换,来得到新的政策滤波器。

滤波器 - 滤波器选取

滤波器

集总低通原型滤波器是现代网络综合法规划滤波器的根底,各种低通、高通、带通、带阻滤波器大都是根据此特性推导出来的。正因如此,才使得滤波器的规划得以简化,精度得以前进。

志向的低通滤波器应该能使全部低于截止频率的信号无损通过,而全部高于截止频率的信号都应该被无限的衰减,然后在幅频特性曲线上呈现矩形,故而也称为矩形滤波器(brick-wallfilter)。怅惘的是,如此志向的特性是无法结束的,全部的规划只不过是力图迫临矩形滤波器的特性罢了。根据所选的迫临函数的不同,可以得到不同的照应。虽然迫临函数函数多种多样,但是考虑到实践电路的运用需求,我们通常会选用“巴特沃斯照应”或“切比雪夫照应”。

“巴特沃斯照应”带通滤波器具有平坦的照应特性,而“切比雪夫照应”带通滤波器却具有更陡的衰减特性。所以具体选用何种特性,需求根据电路或系统的具体要求而定。但是,“切比雪夫照应”滤波器关于元件的改动最不活络,并且兼具出色的选择性与很好的驻波特性(位于通带的中部),所以在一般的运用中,举荐运用“切比雪夫照应”滤波器。

滤器 - 数字滤波器

滤波器

与仿照滤波器相对应,在离散系统中广泛运用数字滤波器。它的效果是运用离散时间系统的特性对输入信号波形或频率进行加工处理。或者说,把输入信号变成必定的输出信号,然后达到改动信号频谱的目的。数字滤波器一般可以用两种方法来结束:一种方法是用数字硬件装配成一台专门的设备,这种设备称为数字信号处理机;另一种方法就是直接运用通用计算机,将所需求的运算编成程序让通用计算机来结束,即运用计算机软件来结束。

仿照滤波器

仿照滤波器在检验系统或专用仪器仪表中是一种常用的转换设备。例如:带通滤波器用作频谱分析仪中的选频设备;低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波;高通滤波器被用于声发射检测仪中除去低频烦扰噪声;带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器,等等。

用于频谱分析设备中的带通滤波器,可根据中心频率与带宽之问的数值联络,分为两种:

一种是带宽B不随中心频率人而改动,称为恒带宽带通滤波器,其间心频率处在任何频段上时,带宽都相同; 另一种是带宽B与中心频率人的比值是不变的,称为恒带宽比带通滤波器,其间心频率越高,带宽也越宽。

滤波器 - 滤波器设备注意事项

板上滤波器虽然对高频的滤波效果不志向,但是假设运用稳当,可以满意大部分民用产品电磁兼容的要求。在运用时要注意以下事项:

1、“洁净地”

假设抉择运用板上滤波器,在布线时就要注意在电缆端口处留出一块“洁净地”,滤波器和联接器都设备在“洁净地”上。通过前面的谈论,可知信号地线上的烦扰是十分严峻的。假设直接将电缆的滤波电容联接到这种地线上,会构成严峻的共模辐射问题。为了取得较好的滤波效果,有必要准备一块洁净地。并与信号地只能在一点联接起来,这个流通点称为“桥”,全部信号线都从桥上通过,以减小信号环路面积。

2、滤波器要并排设置

同一组电缆内的全部导线的未滤波部分在—起,已滤波部分在一同。不然,一根导线的耒滤波部分会将另一根导线的已滤波部分从头污染9使电缆整体滤波失效。

3、滤波器要尽量挨近电缆的端口

滤波器与面板之间的导线的距离应尽量短。必要时,运用金属板遮挡一下,隔绝近场烦扰。

4、滤波器与机箱的搭接

设备滤波器的干诤地要与金属机箱可靠地搭接起来,假设机箱不是金属的,就在线路板下方设置一块较大的金属板来作为滤波地。洁净地与金属机箱之间的搭接要确保很低的射频阻抗。如有必要,可以运用电磁密封衬垫搭接,添加搭接面积,减小射频阻抗。

5、滤波器接地线要短

考虑到引脚的电感效应,其重要性前面已讨沦,滤波器的部分布线和规划线路板与机箱(金属板)的联接结构时要特别注意。

6、滤波线与未滤波线分组

在端口滤波的电缆和不滤波的电缆应尽量远离,防止发生上述的耦合问题。

滤波器 - 正文

能选择、通过或克制某频率规划信号的电路或器件。早在19世纪80年代,电阻、电容滤波电路就现已呈现。具有频率选择功用的电感、电容谐振回路(1)可作为最简略的滤波器。德国K.W.华格纳和美国贝尔实验室的G.A.坎贝尔,分别于1915年提出关于滤波器的论文,已被国际公认为滤波器的独立发明者。1923年今后,贝尔实验室的O.J.查贝尔提出定K型、m诱导型印象参数滤波器规划方法。1939年德国W.考尔和美国S.达灵顿分别提出作业参数滤波器规划理论。由于许多电路和系统都要差异不同频率的信号,滤波器遂被广泛地用在通讯、广播、雷达以及许多仪器和设备中。

滤波器

滤波器的运用频率规划极宽,有适用于低到零点几赫的滤波器,也有高到微波波段的滤波器。根据滤波频率的中心频率和其他要求的不同,滤波器中选用各种谐振元件,电感、电容是最常用的谐振元件。关于作业于1千赫~100兆赫、相对带宽较窄且温度和时间安稳性要求高的滤波器,常用压电晶体作为谐振元件(见晶体滤波器)。还有用金属棍、盘作为谐振件的机械滤波器,和把晶体与机械滤波器原理吞并而成声表面波滤波器


 

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