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全在这里了,滤波器的种类及原理

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heshao 发表于 2025-08-26 22:17:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
  贴标滤波是信号处理中的一个重要概念,滤波电路的作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分,保留其直流成分,使输出电压纹波系数降低,波形变得比较平滑。  i: P, S! d  r) `" |
  一般来说,滤波分为经典滤波和现代滤波。. `9 H9 f% J0 S/ s8 e
  经典滤波是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念,根据高等数学理论,任何一个满足一定条件的信号,都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。# C9 ^. W9 R0 V+ z/ D
  换句话说,就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的,组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过,而阻止另一部分频率成分通过的电路,叫做经典滤波器或滤波电路。
# b; o% z, Z5 P: Z- j1 U  在经典滤波和现代滤波中,隔离开关滤波器模型其实是一样的(硬件方面的滤波器其实进展并不大),但现代滤波还加入了数字滤波的很多概念。/ B2 y0 ?1 |8 {, z6 Z; y# e
  滤波电路的原理
0 y  C- z& X) o! m+ a  当流过电感的电流变化时,电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时,电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反,阻止电流的增加,同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中;当通过电感线圈的电流减小时,自感电动势与电流方向相同,阻止电流的减小,同时释放出存储的能量,以补偿电流的减小。
# D& [6 m) A. H9 M  \4 Q" U+ T) Z! O  因此经电感滤波后,不但负载电流及电压的脉动减小,波形变得平滑,而且整流二极管的导通角增大。) M% t7 K' ~. s6 r. j
  在电感线圈不变的情况下,晶振负载电阻愈小,输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大,滤波效果愈好。. I1 z5 N  F9 [
  滤波器的作用2 C5 C) |5 U: |' s. ?9 O
  1、将有用的信号与噪声分离,提高信号的抗干扰性及信噪比;. O# {5 S% r& I" R" a
  2、滤掉不感兴趣的频率成分,提高分析精度;; d% M) |0 w( M
  3、从复杂频率成分中分离出单一的频率分量。
+ H5 \& A4 b$ q8 g/ C  理想滤波器与实际滤波器( D* e% Z7 J5 x
  理想滤波器; s1 f  Y% Q; U1 n) c+ A' g
  使通带内信号的幅值和相位都不失真,阻喧内的频率成分都衰减为零的滤波器,其通带和阻带之间有明显的分界线。
7 x5 c/ h( c# g" T' \9 I# w  实际滤波器) w0 m* F! `3 G0 P9 i* A: f& d' ^7 y
  理想滤波器是不存在的,在实际滤波器的幅频特性图中,通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制,只会受到不同程度的衰减。
5 _+ W5 v, H3 K0 d6 {4 |1 M  当然,希望过渡带越窄越好,也就是希望对通带外的频率成分衰减得越快、越多越好。因此,在设计实际滤波器时,总是通过各种方法使其尽量逼近理想滤波器。
' k* ~3 T' O4 w' {5 {  1、纹波幅度d
" i" w4 d* r7 E' X4 }  在一定频率范围内,实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化,其波动幅度d与幅频特性的平均值A0相比,越小越好,一般应远小于-3dB。
2 i! E; k. j( I% s+ ^! E  |- \  2、截止频率fc: O) @* F6 D$ U" U/ R1 D2 A  H
  幅频特性值等于0.707A0所对应的频率称为滤波器的截止频率。以A0为参考值,0.707A0对应于-3dB点,即相对于A0衰减3dB。若以信号的幅值平方表示信号功率,则所对应的点正好是半功率点。
: p+ d2 k" B6 U# R! A  3、带宽B和品质因数Q值
: }0 s- ]3 _+ E$ b7 E+ X2 A3 u  上下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽,或-3dB带宽,单位为Hz。带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨力。在电工学中,通常用Q代表谐振回路的品质因数。: X! S+ D4 D. ]4 f
  在二阶振荡环节中,Q值相当于谐振点的幅值增益系数,Q=1/2ξ(ξ——阻尼率)。对于带通滤波器,通常把中心频率f0()和带宽B之比称为滤波器的品质因数Q。例如一个中心频率为500Hz的滤波器,若其中-3dB带宽为10Hz,则称其Q值为50。Q值越大,表明滤波器频率分辨力越高。0 n3 T9 q0 @8 l: V$ X! u

5 N% S. i: w& C- _* X

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dpjanebass 发表于 2025-11-11 04:55:21 | 显示全部楼层
楼主太厉害了,整理得这么详细,必须支持
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般若摩诃 发表于 2026-03-14 11:47:18 | 显示全部楼层
完全赞同,我也是这么认为的,英雄所见略同~
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柳村 发表于 2026-08-06 03:56:42 | 显示全部楼层
内容很干货,没有多余的废话,值得反复看
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urey233 发表于 2026-08-06 13:59:48 | 显示全部楼层
楼主辛苦了,整理这么多内容,必须点赞收藏
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Wu_suowei 发表于 2026-08-07 21:31:46 | 显示全部楼层
刚好遇到类似问题,看完这个帖子心里有底了
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亲亲and米苏 发表于 2026-08-10 21:12:39 | 显示全部楼层
这个分享太实用了,刚好能用到,感谢楼主!
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kppw申客 发表于 2026-09-08 07:42:01 | 显示全部楼层
这个思路很新颖,打开了新世界的大门,谢谢分享
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