模擬電子課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-22 22:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 iers）、圖像模糊處理等等，這兩個(gè)工具都通過(guò)剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供了信號(hào)的平滑形式。 低通濾波器在信號(hào)處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動(dòng)平均數(shù)（moving average)所起的作用； 低通濾波器有很多種，其中，最通用的就是巴特沃斯濾波器和切比雪夫?yàn)V波器。濾波器的主要功能就是允許某一部分頻率的信號(hào)順利地通過(guò)，而另外一部分頻率的信號(hào)則受到較大的抑制，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)選頻電路，所以濾波器也稱為選頻裝置，工程上常用它用來(lái)作信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳送及抑制干擾等，廣泛應(yīng)用于通信、電子工程、儀器儀表等領(lǐng)域。在濾波器中，通常把能夠通過(guò)的頻率范圍，或者信號(hào)幅度不衰減或只有允許程度衰減的頻率范圍，稱為通頻帶或通帶；反之，信號(hào)受到很大衰減，或完全被抑制的頻率范圍稱為阻帶，通帶和阻帶之間的分界頻率為截止頻率。理想的濾波器電路在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)和線性的相頻響應(yīng)，而在阻帶內(nèi)應(yīng)具有無(wú)限大的幅度衰減。根據(jù)通帶和阻帶所處的頻率區(qū)域不同，一般將濾波器分成四類：（1）低通濾波器 就是低頻信號(hào)能通過(guò)，而高頻信號(hào)不能通過(guò)的濾波器。它的通帶由零到某一特定的上限頻率，即0≤≤；阻帶由到無(wú)窮大。（2）高通濾波器 與低通濾波器相反，就是只允許高頻信號(hào)通過(guò)，而低頻信號(hào)通過(guò)的濾波器。通帶位于大于某一特定下限頻率的高頻區(qū)，即≥；阻帶位于零到的低頻區(qū)。（3）帶通濾波器 它的通帶位于兩個(gè)有限頻率、之間，即通帶為≤≤。通帶兩側(cè)都是阻帶。（4）帶阻濾波器 與帶阻情況相反，它的阻帶位于兩個(gè)有限頻率之間，即阻帶為≤≤。阻帶兩側(cè)都為通帶。通帶的衰減為零，阻帶的衰減為無(wú)窮大，從零衰減到無(wú)窮大衰減之間沒(méi)有過(guò)渡，這是理想濾波器的特性，這種特性是不可實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際濾波器的通帶，特別是靠近截止頻率的頻率頻域往往有一定的衰減；同樣，它的阻帶，特別是靠近截止頻率處衰減也不是無(wú)窮大。或者說(shuō)在零衰減和無(wú)窮大衰減之間總是存在著一個(gè)過(guò)渡帶。在實(shí)際設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，應(yīng)使其頻率特性盡量接近理想特性。 此外，當(dāng)考慮濾波器的物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)所采用的元器件不同，將濾波器分為一下兩類。一類是由電阻、電容、電感組成，不含有源器件，稱為無(wú)源濾波器。無(wú)源濾波器電路比較簡(jiǎn)單，高頻性能好，多用在高頻域。缺點(diǎn)是通帶信號(hào)有能量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，或?yàn)V波器性能雖負(fù)載變化較大，高階情況下調(diào)節(jié)比較困難。另外由于使用了電感，體積和重量比較大，在低頻更是如此，不能用在超低頻域。另一類是由電阻、電容和有源器件（如集成運(yùn)算放大器）組成，稱為有源濾波器。有源濾波器由于采用了有源放大器，不僅可以補(bǔ)充無(wú)源網(wǎng)絡(luò)中的能量損耗，還可以根據(jù)要求提高信號(hào)的輸出功率。在使用運(yùn)算放大器作為有源器件的濾波器中，由于運(yùn)算放大器有許多優(yōu)點(diǎn)，電路具有體積小、精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試等特點(diǎn)。另外，由于運(yùn)算放大器有高輸入阻抗、低輸出阻抗的特點(diǎn)，多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小，可以用低階濾波器級(jí)聯(lián)的簡(jiǎn)單方法構(gòu)成高階濾波器，且負(fù)載效應(yīng)不明顯。有源濾波器的限制主要是運(yùn)算放大器固有特性的限制，一般來(lái)說(shuō)他不適用于高壓、高頻、大功率的場(chǎng)合，而比較適用于低頻和超低頻的應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)步驟1. 關(guān)于濾波器類型的選擇一階濾波器電路最簡(jiǎn)單，但帶外傳輸系數(shù)衰減慢，一般在對(duì)帶外衰減性要求不高的場(chǎng)合下選用。無(wú)限增益多環(huán)反饋型濾波器的特性對(duì)參數(shù)變化比較敏感，在這點(diǎn)上它不如壓控電壓源型二階濾波器。當(dāng)要求帶通濾波器的通帶較寬時(shí)，可用低通濾波器和高通濾波器合成，這比單純用帶通濾波器要好2. 級(jí)數(shù)選擇濾波器的級(jí)數(shù)主要根據(jù)對(duì)帶外衰減特殊性的要求來(lái)確定。每一階低通或高通電路可獲得6dB每倍頻程（20dB每十倍頻程）的衰減，每二階低通或高通電路可獲得12dB每倍頻程（40dB每十倍頻程）的衰減。多級(jí)濾波器串接時(shí)傳輸函數(shù)總特性的階數(shù)等于各級(jí)階數(shù)之和。當(dāng)要求的帶外衰減特性為mdB每倍頻程（或mdB每十倍頻程）時(shí)，則取級(jí)數(shù)n應(yīng)滿足n大于等于m/6(或
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