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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。, a9 z/ K  q! l6 Y2 m- G7 t
  一般来说,滤波分为经典滤波和现代滤波。
, F! x; ~; k  w3 |% j! y  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。9 J5 c/ }5 P7 h) M
  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。7 u" `# A3 G0 e4 T4 z3 \) U5 b# C! X
  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。
) W. J! i+ ~% n# c$ ]  滤波电路的原理
1 r$ F0 u& u0 h0 s) I  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。
2 E% S0 x: l0 z$ }  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。
: Y) v/ y7 j1 K  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。
. E$ l  D' t" f# `, b  滤波器的作用5 I' z$ h6 `0 z- C! |
  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;
$ S3 g) c2 K7 O( f  2、滤掉不感兴趣的频率成分,提高分析精度;
0 J. I" H- H; R9 ~  3、从复杂频率成分中分离出单一的频率分量。
* @) j  ^) C6 Q. |1 J! `+ l& T' A9 t" E  理想滤波器与实际滤波器9 f8 Z, B( o' L/ O% e% `
  理想滤波器
4 f% o3 l  b5 W' \: N  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。9 `6 k2 S$ o  q
  实际滤波器+ s% S$ S# S  O3 ?5 e% K
  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。
- ~3 ]: @7 I: ?# C$ l& T* F. Q7 h  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。
* _& Y6 a% j% ]% u  1、纹波幅度d# \3 P% Y6 G1 U3 ?, O3 z: d
  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。
' T! G) T+ `; F& Q0 L8 z- i9 I' Q  2、截止频率fc  i4 l$ `% m! o$ Q
  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。
: z2 Y. g1 `1 p$ N1 Z  3、带宽B和品质因数Q值
' t9 Q4 f/ h! ?9 X3 A  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。
( d; W; {4 x, C7 o9 \  ^! _% v  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。
6 c5 \! Z  S5 e5 v" q
4 u4 }' A! N: n* Z* P7 D- J# K
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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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