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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:125
經傳感器轉換和放大后的電信號,由于測量現(xiàn)場的電磁干擾,傳感器本身以及放大電路等的影響,往往含有多種頻率成分的噪聲信號,嚴重情況下,這種噪聲信號會淹沒代提取的有用信號,造成系統(tǒng)無法獲取被測信號。在這種情況下,需采取濾波措施,將不需要的雜散信號抑制掉,使系統(tǒng)的信噪比(S/N)增加,完成這種功能的電路稱為濾波電路,或將具有這一功能的組件稱為濾波器。
濾波器的作用是選出有用的頻率信號,抑制雜散的無用頻率信號,使一定頻率范圍內的信號通過,衰減很少(使用有源濾波器還可使信號放大),而在此頻率范圍外的信號衰減很大,從而提高系統(tǒng)的信噪比。通常稱可以通過的頻率范圍為通帶,不能通過的頻率范圍為阻帶,通帶與阻帶的界限頻率為截至頻率,其頻率特性用Q值來衡量,Q值越高,即靈敏度越高,頻率選擇特性越好,通帶越窄。其中|
它隨輸入信號頻率的增高而幅值呈下降趨勢。
(2)有源濾波器
有源濾波器是指利用放大器、電阻和電容等組成的濾波電路,在低頻(<=1MHz中使用,比無源濾波器有更優(yōu)越的性能。
由于濾波器的頻率選擇電路,只允許通過帶內的頻率通過,因而按通帶來分,濾波器可分為低通、高通、帶通、帶阻和全通五類。
① 低通濾波器
低通濾波器的功能是:讓直流到指定截至頻率的低頻分量順利通過,而使高頻分量受到很大的衰減,理想的低通濾波器的幅頻特性如下圖(a),其中ωc為截止頻率;但這種幅頻特性實際上是無法實現(xiàn)的,下圖(c)為實際的一種低通濾波器的幅頻特性,該低通濾波器的通帶為0≤ω≤ωc。
的頻率分量順利通過,而使自直流到指定阻帶頻率
③ 帶通濾波器
帶通濾波器的功能是:讓有限帶寬(
④ 帶阻濾波器
帶阻濾波器的作用是:抑制某個頻率范圍的頻率分量,使其衰減,而讓此頻率帶外的頻率分量順利通過,幅頻特性對稱的帶阻濾波器因而也被稱為“陷波”器。
,Q為品質因數(shù),f0為固有頻率,B為頻帶寬度。
按濾波器是否使用有源器件(放大器)來分,可分為無源濾波器和有源濾波器兩大類。
(1)無源濾波器
無源濾波器是指用無源器件如電感(L)、電容(C)和電阻(R)組成的濾波電路,如圖8即為一最簡單的RC低通濾波器電路,其傳遞函數(shù)為
② 高通濾波器
高通濾波器的功能是:讓高于指定頻率的頻率分量受到衰減;同樣,與低通濾波器的情況類似,沒有理想的幅頻呈躍式的高頻濾波器下圖(b)為某一實際的高通濾波器的幅頻特性曲線。理論上來講,高通濾波器在ω=∞處也應是通帶,但實際上由于寄生參數(shù)的影響以及有源器件帶寬的限制,當頻率增高到一定值,幅值也將下降。
)內的頻率分量順利通過,而且此頻率范圍處的其他頻率分量衰減如下圖。帶通濾波器有兩個阻帶,一般并不要求上下兩個阻帶衰減特性相同,既可以不對稱,不過一般對稱的帶通濾波器較易設計。
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