三阶有源低通滤波器工作原理
三阶有源低通滤波器是一种常用的电路，在信号处理和音频放大器中广泛应用。其工作原理是通过将信号输入放大器电路，然后通过电容和电阻器组成的滤波器，滤除高频信号，得到输出的低频信号。
具体来说，三阶有源低通滤波器的电路由一个放大器、两个电容和三个电阻器组成。信号输入通过一个电容被引入放大器，放大器将信号放大并输出。输出信号通过两个电容和三个电阻器的组合，形成一个低通滤波器，滤除高频信号。
在滤波器中，两个电容起到了滤波器的关键作用。一个电容通过放大器输入信号，另一个电容通过电阻器和放大器输出信号。电容的容值和电阻器的阻值决定了滤波器的截止频率，即滤波器能够通过的最高频率。
除了电容和电阻器的组合外，放大器也是滤波器关键的组成部分。放大器能够提供信号的放大，同时还能降低信号的噪声和失真。放大器也能够提高滤波器的增益，使滤波器更加有效地滤除高频信号。
总之，三阶有源低通滤波器是一种常用的电路，它能够用于处理各种类型的信号，如声音、图像和视频等。通过控制电容和电阻器的参数，可以调节滤波器的频率响应，滤除不需要的高频信号，得到清晰的低频信号。
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引言 滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，常用于信号处理、数据传输和干扰抑制等方面，有源低通滤波电路由集成运放和无源元件电阻和电容构成。它的功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过，而对其他频率的信号有抑制作用。有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。[1] 但对于滤波器设计的综合技术，由于其网络元件参数的实际选择和调试的困难，采用普通实验设计方法不仅解决不了上述问题，还花费大量时间和设计成本，以至于设计出的产品价格昂贵，电路噪声大等质量问题也不尽人意。因此，对有源低通滤波器的设计新方法探讨，仍有积极的实际意义。[2] 随着集成运放的广泛应用, 有源滤波器的应用更为广泛, 因此有源滤波器性能的分析和电路设计就成为一个核心问题, 本文采用了先进的Multisim 8 仿真软件和归一化方法结合设计出有源低通滤波器的电路，并对其性能进行分析和实验现象进行仿真研究。 1 Multisim 8 仿真软件特点简介 Multisim 8 是早期的Electronic Worbench(EWB) 的升级换代的产品。早期的EW与Multisim 8 在功能上不能同日而语。Multisim 8 提供了功能更强大的电子仿 真设计界面，能进行射频、PSPICE VHED L MCU等方面的仿真。Multisim 8 提供了更为方便的电路图和文件管理功能。更重要的是，Multisim 8 使电路原理图的仿真与完成PCB 设计的Ultiboard10 仿真软件结合起来一起构成新一代的EWB 软件，使电子线路的仿真与PCB 的制作更为高效。通过将Multisim 8 电路仿真软件和LabVIEW 测量软件相集成，需要设计制作自定义PCB 的工程师能够非常方便地比较仿真数据和真实数据，规避设计上的反复，减少原型错误并缩短产品上市的时间。熟练掌握Multisim 8 电路仿真软件已成为当今电子电路分析和设计人员所必需具备的基本技能之一。 2 有源低通滤波电路基本原理 2.1有源低通滤波电路基本概念滤波电路的作用就是允许某段频率范围内的信号通过，而阻止或削弱其他频率范围的信号。有源滤波电路由电阻、电容和集成运算放大器组成，又称为有源滤波器。有源滤波器能够在滤波的同时还能对信号起放大作用，这是无源滤波无法做到的。根据滤波电路通过或者阻止信号频率范围不同，可将滤波电路分为低通、高通、带通河带阻电路。本文讨论的是有源低通滤波电路的设计与仿真研究。有源低通滤波电路能够通过低频信号，抑制或衰减高频信号。 2.2有源低通滤波电路的组成和实验原理 二阶压控电压源低通滤波电路由两个RC 环节和同相比例放大电路构成，电路如图所示。
电源三极管有源低通滤波器解释说明 1. 引言 1.1 概述 本文将详细讨论电源三极管有源低通滤波器的原理、优势与应用场景，以及该滤波器的设计和实现过程。电源三极管有源低通滤波器是一种常用的电子电路，主要用于消除在电源输出中可能存在的高频噪声和杂波。 1.2 文章结构 本文共分为五个部分。首先，在引言部分我们将给出文章概述，介绍文章所要讨论的内容和目标。然后，在第二部分中，我们将详细解释电源三极管有源低通滤波器的原理，包括有源滤波器的基本概念、电源三极管的工作原理以及有源低通滤波器设计时需要注意的要点。接着，在第三部分中，我们将探讨该滤波器的优势和应用场景，包括可调节截止频率、增益稳定性强等方面。在第四部分中，我们将阐述该滤波器的设计与实现过程，包括所需使用的材料与设备、滤波器参数计算公式与示例，以及具体步骤的解释。最后，在第五部分中，我们将总结本文的主要内容，并展望该领域的研究前景。
1.3 目的 本文的目的是通过深入讨论电源三极管有源低通滤波器，使读者对该滤波器的原理和设计过程有更深入的了解。同时，我们将介绍其优势和应用场景，以便读者能够在实际应用中加以利用。通过本文，读者将能够掌握电源三极管有源低通滤波器的基本概念、工作原理和设计要点，从而为滤波器的选择和实施提供指导和帮助。 2. 电源三极管有源低通滤波器的原理 2.1 有源滤波器的基本概念 有源滤波器是一种利用放大器和滤波电路组合构成的信号处理电路。它能够对输入信号进行放大和滤波，将不需要的高频信息削弱或消除，而保留所需的低频信号。其中，有源低通滤波器主要用于消除高频噪声、杂散信号以及频率干扰。 2.2 电源三极管的基本工作原理 电源三极管具有放大功能且可在交直流信号中工作。其基本结构包含一个晶体管、负反馈网络和功率供应。在工作过程中，输入信号经过放大后与输出进行比较并通过负反馈网络返回到输入端口。
源 滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx
目录 一、基本介绍 二、工作原理 三、有源滤波器的功能作用 四、有源滤波器分类 五、有源低通滤波器的设计 六、总结
基本介绍 滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。 二、工作原理 有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PW 啲调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。 三、有源滤波器的具体功能及作用 1、滤除电流谐波 可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。 2、改善系统不平衡状况
可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根 据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率除谐波 在确保滤功能的基础上有效改善系统不平衡状况。 3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。 4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。 四、有源滤波器的设计 1. 二阶低通有源滤波器 （1）基本原理 常用的二阶低通有源滤波器如图所示。由于C1 接到集成运放的输出端，形成正反馈，使电压放大倍数在一定程度上受输出电压控制，且输出电压近似为恒压源，所以又称之为二阶压控电压源低通滤波器。当C=C2=C时，称f o为电路的特征频率。通常，调试该电路，使其通带截止频率与一阶低通滤波器的相同，即f p=f0
有源rc滤波器原理 有源RC滤波器指的是由电压放大器和电容与电阻组成的滤波电路。它通过电容的充放电过程和电压放大器的放大作用，实现对输入信号进行滤波的功能。有源RC滤波器可以分为低通滤波器和高通滤波器两种类型。 首先我们来看低通滤波器的原理。低通滤波器是一种传递低频信号而对高频信号进行衰减的滤波器。它的电路结构由一个电容和一个电阻与一个电压放大器组成。电容与电阻串联，形成RC电路，电容与接地之间的电压为输入信号，电容与电阻之间的电压为输出信号。 当输入信号的频率较低时，电容的阻抗较大，相对于电阻来说，电容的电压占主导地位，输入信号几乎全部通过电容进入到输出端，实现了低频信号的传递。 当输入信号的频率逐渐增大时，电容的阻抗逐渐减小，此时电阻的作用逐渐显现出来。电阻的阻值决定了电容和电阻之间的电压分配比例，当电容与电阻之间的电压越大，输出信号的幅度就越大。而电容和电阻之间的电压随着频率的增大而减小，从而使得输出信号的幅度也随之减小。 因此，低通滤波器可以实现对高频信号的抑制，只传递低频信号。其传递函数为：H(jω) = 1/(1+jωRC)。其中H(jω)表示输出信号与输入信号之间的幅度比，j 是单位虚数，ω为频率，R为电阻的阻值，C为电容的电容值。由传递函数可以看出，低通滤波器的截止频率为1/(2πRC)。
接下来我们来看高通滤波器的原理。高通滤波器是一种传递高频信号而对低频信号进行衰减的滤波器。它的电路结构由一个电容和一个电阻与一个电压放大器组成。电容与电阻并联，形成RC电路，电容与电阻共享输入信号，电压放大器将输入信号放大后，输出信号经过电容的极性反转，形成高通滤波效果。 高通滤波器的工作原理与低通滤波器相反。当输入信号的频率较低时，电容的阻抗较高，输入信号几乎全部通过电阻流向地，输出信号的幅度几乎为零，实现了对低频信号的抑制。 当输入信号的频率逐渐增大时，电容的阻抗逐渐减小。此时电阻的作用逐渐减弱，电压放大器将输入信号放大后，输出信号经过电容的极性反转，从而实现对高频信号的传递。 高通滤波器的传递函数为：H(jω) = jωRC/(1+jωRC)。其中H(jω)表示输出信号与输入信号之间的幅度比，j是单位虚数，ω为频率，R为电阻的阻值，C为电容的电容值。由传递函数可以看出，高通滤波器的截止频率为1/(2πRC)。 总结起来，有源RC滤波器是一种通过电容充放电过程和电压放大器的放大作用实现对输入信号进行滤波的电路。低通滤波器通过对高频信号的衰减，传递低频信号；高通滤波器通过对低频信号的衰减，传递高频信号。两种滤波器的截止频
低通滤波器工作原理和应用实例 低通滤波器容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。 高通滤波器则相反, 而带通滤波器则是高通滤波器同低通滤波器的组合. 低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss 滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acoustic barriers）、图像模糊处理等等。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（moving average)所起的作用；这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展 趋势提供了信号的平滑形式。 低通滤波器实例 RC 电路实现的一个低通电子滤波器 一个固体屏障就是一个声波的低通滤波器。当另外一个房间中播放音乐时，很容易听到音乐的低音，但是高音部分大部分被过滤掉了。类似的情况是，一辆小汽车中非常大的音乐声在另外一个车中的人听来却是低音节拍，因为这时封闭的汽车（和空气间隔）起到了低通滤波器的作用，减弱了所有的高音。 电子低通滤波器用来驱动重低音喇叭(subwoofer)和其它类型的扩音器、并且阻塞它们不能有效传播的高音 节拍。 无线电发射机使用低通滤波器阻塞可能引起与其它通信发生干扰的谐波发射。 DSL分离器使用低通和高通滤波器分离共享使用双绞线的DSL和POTS信号。 低通滤波器也在如Roland公司这样的模拟合成器（synthesiser）合成的电子音乐声音处理中发挥着重要 的作用。参见subtractive synthesis. [编辑] 理想与实际滤波器一个理想的低通滤波器能够完全剔除高于截止频率的所有频率信号并且低于截止频率的信号可以不受影响地通过。实际上的转换区域也不再存在。一个理想的低通滤波器可以用数学的方法（理论上）在频域中用信号乘以矩形函数得到，作为具有同样效果的方法，也可以在时域与sinc函数作 卷积得到。 然而，这样一个滤波器对于实际真正的信号来说是不可实现的，这是因为sinc函数是一个延伸到无穷远处的函数（extends to infinity），所以这样的滤波器为了执行卷积就需要预测未来并且需要有过去所有的数据。对于预先录制好的数字信号（在信号的后边补零，并使得由此产生的滤波后的误差小于量化误差）或 者无限循环周期信号来说这是可实现的。 实时应用中的实际滤波器通过将信号延时一小段时间让它们能够“看到”未来的一小部分来近似地实现理想滤波器，这已为相移所证明。近似精度越高所需要的延时越长。 采样定理(Nyquist-Shannon sampling theorem)描述了如何使用一个完善的低通滤波器和奈奎斯特-香农插值公式从数字信号采样重建连续信号。实际的数模转换器都是使用近似滤波器。 [编辑] 电子低通滤波器 一阶滤波器的频率响应
目录 一、绪论 (3) 1、需求分析 (3) 2、滤波器的功能及分类 (3) 3、滤波器的用途 (3) 二、设计内容及要求 (4) 三、有源低通滤波器原理分析 (4) 1、频域分析法 (4) 2、参数选择 (5) 3、实验原理图 (6) 四、实验数据表格及幅频特性曲线 (7) 1、实验数据表格 (7) 2、幅频特性曲线 (7) 五、实验结果及误差分析 (8) 六、结束语 (8) 七、引用文献 (8)
一、绪论 1.需求分析：测量和分析工程信号时，往往只需对特定频率或者特定频率范围 的信号进行测量和分析，但在实际工程信号中，往往包含各种各样的干扰信号或 者说是人们不感兴趣的信号。为了消除这些信号所产生的不良影响，人们最先想 到的就是利用一个理想的低通滤波器，将这些干扰信号全部剔除。但理想低通滤 波器仅在理论上存在，实际设计和应用的低通滤波器只能尽可能地逼近理想的低 通滤波器。 2.滤波器功能及其分类: 2.1滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。 有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。 2.2滤波器的分类：低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF） 3、滤波器的用途： 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号， 其中包含一些较高频率成分的干扰，可以让该信号通过低通滤波器滤除其中的高 频成分。
二、设计内容及要求 设计二阶有源低通滤波器，要求截止频率Hz f H 1500=；带通内电压放大倍数2=up A ，品质因数10=Q 。 三、有源低通滤波器原理分析 1、频域分析 如下图1所示，此电路的传递函数为 2 12112122 1212 2122112 11]1)2(1[11]0)1(1[)101(1 ) ()()(C C R R s C R A R s C C R R A R A sC R sC R sC R R R A s V s V s A up up up up i o U + -++= +-+++++= = 不妨令R R R ==21可得 2 12 122 12131 )(C C R s RC A s C C R A s A up up U +-+= 可知
引言 模拟电子技术课程设计是一门独立设课、有独立学分的实践性课程，同“模拟电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“模拟电子技术实验”课的基础上，进一步深化的实践环节。其主要目的是通过本课程，培养、启发学生的创造性思维，进一步理解电子系统的概念，掌握小型模拟电子系统的设计方法，掌握小型模拟系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能。基本任务是设计一个小型模拟电子系统。
目录 引言 (1) 模拟电子技术课程设计任务书 (3) 长沙学院课程设计鉴定表 ........................... 错误！未定义书签。 一电路原理及其介绍 (4) 1.什么是滤波器 (4) 2.什么是低通滤波器 (4) 3.有源低通滤波器的运放 (4) 4.实验的要求和目的 (5) 5.模拟电子电路的设计流程图 (5) 6.电路设计的一般步骤 (5) 7.电路原理 (6) 二电路的参数 (7) 1.参数的要求 (7) 2.参数的要求 (8) 3.参数的确定 (9) 三Multisim电路仿真 (9) 1................................................................................................................. 电路的仿真 (9) 3.调试中遇到的问题及解决方法 (11) 四实验总结 (11) 五参考文献 (12)
模拟电子技术课程设计任务书 系（部）：电子与通信工程系专业：电子信息工程指导教师:
电路原理及其介绍 1.什么是滤波器 滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，常用于信号处理、数据传输和干扰抑制等方面，有源低通滤波电路由集成运放和无源元件电阻和电容构成。它的功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过，而对其他频率的信号有抑制作用。有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。［1］但对于滤波器设计的综合技术，由于其网络元件参数的实际选择和调试的困难，采用普通实验设计方法不仅解决不了上述问题，还花费大量时间和设计成本，以至于设计出的产品价格昂贵，电路噪声大等质量问题也不尽人意。因此，对有源低通滤波器的设计新方法探讨，仍有积极的实际意义。［2］随着集成运放的广泛应用，有源滤波器的应用更为广泛，因此有源滤波器性能的分析和电路设计就成为一个核心问题。 2.什么是低通滤波器 低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。 电路的设计 二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路，也是高阶虑波器的基本组成单元。常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。本次课程设计采用压控电压源型设计课题。 3.有源低通滤波器的运放 运算放大器是目前应用最广泛的一种器件，虽然各中不同的运放结构不同，但对于外部电路而言，其特性都是一样的。运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级，其中输入级一般是采用差动放大电路（抑制电源），中间级一般采用有源负载的共射负载电路（提高放大倍数），输出级一般采用互补对称输出级电路（提高电路驱动负载的能力）。 运算放大器的性能指标包括5个，开环差模电压放大倍数，最大输出电压，差模输入电阻，输出电阻，共模抑制比CMRR。（开环差模放大倍数是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。最大输出电压是指它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰一峰值。差模输入电阻的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。要求它愈大愈好。输出电阻的大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。共模抑制比放映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。CMRR越大越好。）实际是有要求的。首先运放的输入阻抗要足够大，以免输入阻抗对电路中的实际电阻产生过大的影响。其次运放的开环增益AV0要足够大。但由于这些条件非常容易满足，因此在设计有源二阶低通滤波器时，不考虑。但在仿真时，不
有 源 滤 波 器 姓名：xxx 班级：XXX 学号:xxx
目录 一、基本介绍 二、工作原理 三、有源滤波器的功能作用 四、有源滤波器分类 五、有源低通滤波器的设计 六、总结
一、基本介绍 滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。 二、工作原理 有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。 三、有源滤波器的具体功能及作用 1、滤除电流谐波 可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。 2、改善系统不平衡状况 可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根
滤波器工作原理 滤波器工作原理 滤波器是一种常见的电子元器件，它能够改变信号的频率特性。它在许多场合都有应用，比如音频放大器、调制解调器、射频接收机、传感器等。它的基本作用是滤除信号中的不需要部分，保留需要的部分。本文将介绍滤波器的工作原理及其分类。 一、滤波器的工作原理 滤波器的工作原理是基于信号的频率特性。我们知道，信号可以分解为许多不同频率的正弦波的叠加。不同频率的正弦波有不同的振幅、相位和周期。滤波器的作用是改变信号中不同频率正弦波的振幅、相位和周期，从而实现滤波的效果。 滤波器可以分为两类：激励型滤波器和反馈型滤波器。激励型滤波器是指在滤波器的输入端加入激励信号，根据不同频率带通或者带阻，选择不同频率的信号输出。反馈型滤波器则确定了一个中心频率的波形，将输入信号同中心频率波形做比较，不同的输出信号作出响应。 二、滤波器的分类 根据滤波器的工作原理和滤波特性，滤波器可以分为以下几类： 1. 低通滤波器
低通滤波器指滤除高频部分的滤波器，只保留低频分量。常见的低通滤波器有RC低通滤波器、LC低通滤波器和第一阶无源滤波器等。它们的滤波效果逐渐变弱，而且相位变化不同。 2. 高通滤波器 高通滤波器指滤除低频部分的滤波器，只保留高频分量。常见的高通滤波器有RC高通滤波器、LC高通滤波器和第一阶无源滤波器等。它们的滤波效果逐渐变弱，而且相位变化不同。 3. 带通滤波器 带通滤波器指只保留某个范围内频率分量的滤波器。带通滤波器可以分为两类：通带较窄的窄带滤波器和通带较宽的宽带滤波器。常见的带通滤波器有RLC带通滤波器和第二阶有源滤波器等。 4. 带阻滤波器 带阻滤波器指在某个频率范围内将信号滤除的滤波器。常见的带阻滤波器有RLC带阻滤波器和巴特沃斯滤波器等。 5. 共模滤波器 共模滤波器是指在差分信号中滤除共模干扰的滤波器。常见的共模滤波器有差分线路、共模电感线圈和智能共模滤波器等。 滤波器的选择取决于特定的应用需求。在设计滤波器时，需要考虑到滤波器的频率特性、频率响应和滤波器的幅值和相
一：滤波器的分类 滤波器是由集中参数的电阻、电感、和电容,或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络;这中网络允许一些频率通过,而对其他频率成分加以抑制; 低通LPF 低频滤波器 从截至频率分高通HPF 从工作频率分中频滤波器 带通BHF 高频滤波器 从使用器件上分有源滤波器和无源滤波器 无源又分：RC滤波器和LC滤波器;RC滤波器又分为低通RC,高通RC和带通RC和带阻RC;LC同理 有源又分为：有源高通、低通、带通、带阻滤波器; 二：滤波器的参数 1、插入损耗;用dB来表示,分贝值越大,说明抑制噪干扰的能力就越强;插入损耗和频率有直接的关系;I L=20lgU1/U2U1为信号源输出电压,U2为接入滤波器后,在其输出端测得的信号源电压 2、截至频率;滤波器的插入损耗大于3dB的频率点称为滤波器的截至频率,当频率超过截止频率时,滤波器就进入了阻带,在阻带内干扰信号会受到较大的衰减; 3、额定电压;滤波器正常工作时能长时间承受的电压;绝对要区分交流和直流; 4、额定电流;滤波器在正常工作时能够长时间承受的电流; 5、工作温度范围;-55---125℃ X电容
6、漏电流;安规电容 Y电容选择容值和耐压值要非常慎重,漏电流不能超过或,总容值不能超过4700pF 7、承受电压;能承受的瞬间最高电压; 三：滤波器的结构 π型,L型,T型 电源滤波器在实际应用中,为使它有效的抑制噪声应合理配接;组合滤波器的网络结构和参数,才成得到较好的EMI抑制效果;当滤波器的输出阻抗与负载阻抗不相等式,EMI信号将其输入端和输出端都产生反射;这时电源滤波器对EMI噪声的衰减,就与滤波器固有的插入损耗和反射损耗有关,可以用这点更有效抑制EMI噪声;在实际设计和选择使用EMI滤波器是,要注意滤波器的正确连接,以造成尽可能大的反射,是滤波器在很宽的频率范围内造成较大的阻抗失配,从而得到更好的EMI抑制性能;当然滤波器对噪声的抑制和取决于扼流圈的阻抗Z F 的大小; 由于差模电感滤波器很容易产生磁饱和,且电感滤波器的体积也比较大,因此目前很少使用,基本上都用共模滤波器来代替;实际应用中共模电感滤波器的两个线圈之间也存在很大的漏感,因此,它对差模干扰信号也具有一定的滤波作用;同时还有电路中的分布电容和分布电感以及各个线圈电感值的差值都可以抑制差模信号; 四：滤波器的结构初步设计 根据EMC的定义和原理,EMC滤波电路不但要抑制本电子设备产
有源滤波器的三种滤波器简介 前已述及，按通带滤波特性分类，有源滤波器可分为最大平坦型（巴特沃斯型）滤波器、等波纹型（切比雪夫型）滤波器和线性相移型（贝塞尔型）滤波器。这是以滤波器的频率响应曲线来说的，同是低通滤波器，由于其频率响应曲线不同，便分出以上三种不同的低通滤波器来。 各种类型的滤波器的滤波特性越趋近于理想滤波器特性越好，滤波器的传递函数阶数越高越趋近于理想性能。理想滤波器特性是无法物理实现的，只能用多项式近似逼近。 如图5-55所示为n=3、5、7时巴特沃斯LPF滤波器的幅频特性。n的阶数越高特性越接近理想；通带内都是平坦的，阶数越高通带内越平坦。因此，巴特沃斯近似称为最大平坦响应近似。与其他函数相比，当n值一定时，巴特沃斯函数在阻带内的衰减速率还不是很快。 如图5-56所示为n=3和4时切比雪夫LPF滤波器的幅频特性。其特点是通带内有波纹。因此，切比雪夫近似又称等波纹响应近似或等波纹滤波器。切比雪夫函数在阻带内的衰减是单调的，阶数n增大衰减增大；波动幅度给定时，阶数n 越大，阻带内的衰减越接近理想特性。 图5-55 巴特沃斯LPF的幅频特性曲线
图5-56 切比雪夫LPF的幅频特性曲线 贝塞尔LPF的特点是相频特性在ω<ω0的一段频率范围内线性较好，且相移比巴特沃斯或切比雪夫的相移小。贝塞尔函数滤波器的幅频特性衰减过早，其阶跃响应没有过冲现象，有较小的迟延特性，下降陡度差，可用于相敏信号处理。 如图5-57所示为以上三种LPF的幅频特性，它们都是三阶LPF，三种LPF各有特点，
图5-57 三种三阶低通滤波器的幅频特性 可根据具体要求选择。如果希望通带幅频特性平坦，对过渡带的陡度要求不太严格，且允许阶跃响应有过冲现象，则应采用巴特沃斯滤波器。如果对过渡带的陡度要求较高，但允许通带幅频特性有波动，并允许阶跃响应有过冲现象则可采用切比雪夫滤波器。如果希望阶跃响应没有过冲现象，且在f 2.2滤波器的原理 为了能准确的恢复信号/(/),必须以超过/(/)最高频率分量两倍的频率对其进行采样，实际上许多信号包含了频率分量的全部频谱，即从有用的频谱到白噪声的频谱，要精确的恢复这些信息，要求系统具有无法实现的高采样速率。 通过预处理输入信号，可以很容易的克服这个困难，其方法是在采样数据输入之前，采取措施限制带宽或则进行频率滤除。前置滤波器通常称为抗混叠保证滤波器，例如在低通滤波器情况，数据釆样系统接受到的模拟信号，其频谱内容不比滤波器允许的那些频率高。 所以在考虑语音信号的干扰信号的频谱时，可以釆用限制宽带的方法，如果低通滤波器预先限制带宽，产生于语音信号的噪声的研究将得到简化。 2.2.1设计要点 要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。即使可能，山于各个元件之间的复杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。或者可以通过儿次实验而最终确定下来。如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能使用传统的滤波器，通过计算就可以得到了。 这里主要考虑以下儿点： 1.滤波器的拐点(中心)频率 2.滤波器电路的增益 3.低通和高通滤波器的类型(Butterworth、Chebyshev、Bessel) 2.2.2滤波器的原理及论证 理想滤波电路的频响在通带内应具有一定幅值和线形相移，而在阻带内其幅值为0,实际中滤波器的设汁往往难以在幅频和相频响应都能达到理想的要求，因此只能根据实际情况设计不同的滤波器来寻求最佳的效果，这里对常见的三种滤波电路做个简单的比较。 下图给出了巴特沃斯与贝塞尔(Bessel)、契比雪夫(Chebyshev)滤波器的特性差异。可以看出，巴特沃斯滤波器在线性相位、衰减斜率和加载特性三个方面具有特性均衡的优点，因此在本设计中，巴特沃斯滤波器列为首选。 滤波器原理（模拟滤波） 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过， 而极大地衰减其它频率成 分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。 广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。 因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数， 都可用频域函数描述其 传输特性。因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网 络、仪器仪表甚至连接导线等等， 都将在一定频率范围内， 按其频域特性， 对所通过的信号进行变换与处理。 按照滤波器处理信号的性质分为， 模拟滤波器和数字滤波器。本文所 述内容属于 模拟滤波 范围。主要介绍模拟滤波器（连续时不变系统） 原理、 种类、数学模型、主要参数、 RC 滤波器设计。尽管数字滤波技术已得到 广泛应用，但模拟滤波在自动检测、自动控制以及电子测量仪器中仍被广泛应用。 一、滤波器分类 1. 根据滤波器的选频作用分类 ⑴低通滤波器 低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式, 从0〜f 2频率之间，幅频特性平直，它 可以使信号中低于f 2的频率成分几乎不受衰 减地通过，而高于f 2的频率成分受到极大地 衰减。 ⑵高通滤波器 与低通滤波相反，从频率 f i 〜8,其幅 频特性平直。它使信号中高于f i 的频率成分 几乎不受衰减地通 过，而低于f i 的频率成分 将受到极大地衰减。 ⑶带通滤波器 它的通频带在f i 〜f 2之间。它使信号中 高于f i 而低于f 2的频率成分可以不受衰减地 通过，而其它成分受到衰减。 ⑷带阻滤波器 与带通滤波相反，阻带在频率 f i 〜f 2之间。 衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。 带通滤波器 1.1 ； ? ； ； 低通滤披器 0 f2 f 高通滤波需 1.1 ■ *■ * ' J - *■' ‘： ......... .. * ' ..... ..................... ■ .......... … 討… 0 fl f 它使信号中高于 f i 而低于f 2的频率成分受到 带阻滤波器 0 fl f 0 fl f2 f滤波器的原理
滤波器分类及原理
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