濾波器都有什么類型的?什么是濾波器?其分類有那些?工作原理?數(shù)字濾波器的分類


1、濾波器都有什么類型的?
根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同,濾波器可以有很多種。比如數(shù)字濾波器、模擬濾波器、有源濾波器、無源濾波器、高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器、全通濾波器、LC濾波器、RC濾波器、腔體濾波器、SAW濾波器、BAW濾波器、微帶濾波器等。
2、什么是濾波器?其分類有那些?工作原理?
? 濾波器的種類很多,分類方法也不同。
? 1.從功能上分;低、帶、高、帶阻。
? 2.從實(shí)現(xiàn)方法上分:FIR、IIR
? 3.從設(shè)計方法上來分:Chebyshev(切比雪夫),Butterworth(巴特沃斯)
? 4.從處理信號分:經(jīng)典濾波器、現(xiàn)代濾波器
? 等等。
·濾波器與漏電流
電網(wǎng)濾波器漏電流定義為:在額定交流電壓下濾波器外殼到交流進(jìn)線任應(yīng)一端的電流,如果濾波器的所有端口與外殼之間是完全絕緣的,則漏電流的值主要取決于共模電容CY的漏電流,即主要取決于CY的容量。由于濾波器漏電流的大小,設(shè)計到人身安全,國際上各國對插都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對于是20V/50Hz交流電網(wǎng)供電,一般要求噪聲濾波器的漏電流小于1mA。
·濾波器與試驗(yàn)電壓
對于交流電網(wǎng)噪聲濾波器,試驗(yàn)電壓分為兩種:一種是加在交流進(jìn)線兩端,即線—線試驗(yàn)電壓。若電感線圈及引線是良好的,它取決于電容器CX的耐壓。另一種是加在交流進(jìn)線任一端與機(jī)殼地之間,即線—地試驗(yàn)電壓。它取決于CX的耐壓。
漏電流和試驗(yàn)電壓對是噪聲濾波器的安全性能參數(shù),是濾波器中電感線圈、絕緣和電容器CX、CY安全性能的具體體現(xiàn),并且與設(shè)備及人身安全緊密相關(guān)。因此在電網(wǎng)噪聲濾波器的設(shè)計、生產(chǎn)和使用中,都要加以重視,把這些技術(shù)參數(shù)的認(rèn)證和檢驗(yàn)放在首位。
濾波器的技術(shù)參數(shù)及正確使用
(1)插入損耗是噪聲濾波器的重要技術(shù)參數(shù)之一,在設(shè)計和選用時應(yīng)予主要考慮。在濾波器的安全常規(guī)電氣性能、環(huán)境及機(jī)械條件都滿足要求時,應(yīng)盡量選擇插入損耗值大些。
插入損耗的定義如圖3所示,當(dāng)沒接濾波器時,信號源輸出電壓為V點(diǎn),當(dāng)濾波器接入后,在濾波器的輸出端測得信號源的電壓為V2。若信號源輸出阻抗與接收機(jī)輸入阻抗相等,都是50Ω,則濾波器的插入損耗為:
因?yàn)殡娫丛肼暈V波器能衰減共模噪聲和差模噪聲,所以它即有共模插入損耗,和差模插入損耗。
但在實(shí)際選用濾波器時,應(yīng)注意產(chǎn)品手冊給出的插入損耗曲線,都是按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在其輸入和輸出阻抗都為50Ω條件下測得的。因?yàn)閷?shí)際的濾波器兩端阻抗不一定在全頻率范圍內(nèi)是不是50Ω,所以它對EMI信號的衰減,并不等于產(chǎn)品手冊中給出的插入損耗值。特別當(dāng)使用安裝不當(dāng)時,還會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)給定的插入損耗值。
(2)電源噪聲濾波器是一種具有互易性的無源網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中為使它有效地抑制噪聲應(yīng)合理配接。按圖4所示組合來選擇濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參考,才能得到較好的EMI抑制效果。
當(dāng)濾波器的輸出阻抗與負(fù)載阻抗不相等時,在此端口上會產(chǎn)生反射,兩個阻抗相差越大,端口產(chǎn)生的反射也越大。當(dāng)濾波器兩端阻抗都與外部阻抗不相等時,則EMI信號將在其輸入和輸出端產(chǎn)生反射。這時電源濾波器對電磁干擾噪聲的衰減,就與濾波器固有的插入損耗和反射損耗有關(guān),可利用這點(diǎn)更有效地抑制電磁干擾噪聲。在實(shí)際設(shè)計和選擇使用EMI濾波器時,要注意濾波器阻抗的正確連接,以造成盡可能大的反射,使濾波器在很寬的頻率范圍內(nèi)造成較大的阻抗失配,從而得到更好的電磁干擾抑制性能。
(3)在電源濾波器的實(shí)際應(yīng)用中,要求其外殼與系統(tǒng)地之間有良好的電氣連接,且應(yīng)使地線盡可能短,因?yàn)檫^長的接地線會加大接地電阻和電感,而嚴(yán)重削減濾波器的共模抑制能力,同時也會產(chǎn)生公共接地阻抗耦合的問題。如圖5所示,接地線過長,則濾波器輸入和輸出之間的公共耦合阻抗Zg也會過大,負(fù)載上電壓為:
式中:Ii為濾波器交流輸入電路的噪聲電流。
Io為濾波器輸出電路的噪聲電流。
3、濾波器的種類有哪些呢?
判斷濾波器類型:用傅里葉變換求出H(f),在畫出幅頻特性曲線,看高頻部分是不是“通”的。
分母上有s的0次和1次,分子是s的1次,所以是較高的那個,簡稱“高次”。
H(s)=a/(bs+c)分子上有“低次”,所以是低通。
H(s)=as^2/(bs^2+cs+d)分子上有“高次”,所以是高通。
H(s)=a/(bs^2+cs+d)分子上有“低次”,所以是低通。
H(s)=as/(bs^2+cs+d)分子上有“中間次”,所以是帶通。
主要分類:
按所處理的信號分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。
低通濾波器:它允許信號中的低頻或直流分量通過,抑制高頻分量或干擾和噪聲;
高通濾波器:它允許信號中的高頻分量通過,抑制低頻或直流分量;
帶通濾波器:它允許一定頻段的信號通過,抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲;
以上內(nèi)容參考:百度百科-濾波器
4、濾波器都有什么類型的
電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除,得到一個特定頻率的電源信號,或消除一個特定頻率后的電源信號。
分類:
1、按所處理的信號分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。
2、按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。
(1)低通濾波器:它允許信號中的低頻或直流分量通過,抑制高頻分量或干擾和噪聲;
(2)高通濾波器:它允許信號中的高頻分量通過,抑制低頻或直流分量;
(3)帶通濾波器:它允許一定頻段的信號通過,抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲;
(4)帶阻濾波器:它抑制一定頻段內(nèi)的信號,允許該頻段以外的信號通過。
3、按所采用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。
(1)無源濾波器:僅由無源元件組成的濾波器,它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。這類濾波器的優(yōu)點(diǎn)是:電路比較簡單,不需要直流電源供電,可靠性高;缺點(diǎn)是:通帶內(nèi)的信號有能量損耗,負(fù)載效應(yīng)比較明顯,使用電感元件時容易引起電磁感應(yīng),當(dāng)電感L較大時濾波器的體積和重量都比較大,在低頻域不適用。
(2)有源濾波器:由無源元件和有源器件組成。這類濾波器的優(yōu)點(diǎn)是:通帶內(nèi)的信號不僅沒有能量損耗,而且還可以放大,負(fù)載效應(yīng)不明顯,多級相聯(lián)時相互影響很小,利用級聯(lián)的簡單方法很容易構(gòu)成高階濾波器,并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽;缺點(diǎn)是:通帶范圍受有源器件的帶寬限制,需要直流電源供電,可靠性不如無源濾波器高,在高壓、高頻、大功率的場合不適用。
5、數(shù)字濾波器的分類
數(shù)字濾波器可以按所處理信號的維數(shù)分為一維、二維或多維數(shù)字濾波器。一維數(shù)字濾波器處理的信號為單變量函數(shù)序列,例如時間函數(shù)的抽樣值。二維或多維數(shù)字濾波器處理的信號為兩個或多個變量函數(shù)序列。例如,二維圖像離散信號是平面坐標(biāo)上的抽樣值。 處理一維數(shù)字信號序列的算法或裝置。線性、時不變一維數(shù)字濾波器的輸出信號序列y(n)和輸入信號序列x(n)的關(guān)系由線性、常系數(shù)差分方程描述:
相應(yīng)的Z域轉(zhuǎn)移函數(shù)圖二式中ar、bk為數(shù)字濾波器系數(shù),Z【y(n)】和Z【x(n)】分別為輸出和輸入信號序列的Z變換。轉(zhuǎn)移函數(shù)H(z)的Z反變換稱為一維數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng),即h(n)=Z-1【H(z)】。輸出信號序列也可以表示為輸入信號序列x(n)與數(shù)字濾波器單位沖激響應(yīng)h(n)的離散褶積
如果數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)h(n)只有有限個非零值,稱為有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器。如果單位沖激響應(yīng)具有無限多個非零值,稱為無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器。
有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器一般采取非遞歸型算法結(jié)構(gòu),因此也稱非遞歸型數(shù)字濾波器。無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器只能采取遞歸型算法結(jié)構(gòu),故又稱遞歸型數(shù)字濾波器。 處理二維數(shù)字信號序列的算法或裝置。線性、時不變二維數(shù)字濾波器的輸出 y(m,n)與輸入 x(m,n)關(guān)系由兩個變量線性常系數(shù)差分方程描述:
相應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)為圖5式中,a b為濾波器系數(shù),Z【y(m,n)】和Z【x(m,n)】分別為輸出和輸入信號序列的二維Z變換。轉(zhuǎn)移函數(shù)H(z1,z2)的二維Z反變換h(m,n)=Z-1【H(z1,z2】,稱為二維數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)。二維數(shù)字濾波器的輸出y(m,n)亦可表示為輸入信號序列x(m,n)和單位沖激響應(yīng)h(m,n)的二維離散褶積
二維數(shù)字濾波器對單位沖激響應(yīng)亦分有限沖激響應(yīng)和無限沖激響應(yīng)兩類。二維有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器為非遞歸型算法結(jié)構(gòu),因此又稱二維非遞歸型數(shù)字濾波器。二維無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器為遞歸型算法結(jié)構(gòu),因此也稱二維遞歸型數(shù)字濾波器。
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