一濾波器的定義

　　《GB/T 2900.1-2008 電工術(shù)語(yǔ) 基本術(shù)語(yǔ)》定義：濾波器（filter）是指按規定法則設計用來(lái)傳遞輸入量的各頻譜分量的一種線(xiàn)性二端口器件。通常是為了通過(guò)某些頻帶的頻譜分量而衰減在其他一些頻帶內的頻譜分量。

　　通俗的說(shuō)，濾波器是指減少或消除諧波對電力系統影響的電氣部件，或對特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，其功能就是根據需求獲得一個(gè)特定頻率或去除一個(gè)特定頻率。

二濾波器的特性

　　濾波器理想特性 

　　在通帶內理想濾波器對各次頻率的信號放大倍數為1，在阻帶內理想濾波器對各次頻率的信號放大倍為0。通帶內各次頻率信號通過(guò)理想濾波器后相移為 0 或相移與頻率成正比。理想濾波器的特性使通帶信號無(wú)失真通過(guò)，而阻帶信號完全被抑制。

濾波器理想特性

三無(wú)源RC濾波器

(1)RC低通

RC低通濾波器

(2)RC高通

RC高通濾波器

四有源濾器的特性與類(lèi)型

　　用運放和 RC元件可設計出各種有源濾波電路,稱(chēng)為RC有源濾波器。由運放和RC設計RC有源濾波器，設計方法和電路調試復雜，IC廠(chǎng)商提供了許多集成 RC濾波器IC，這些RC、運放等元件集成在芯片內部，從而使設計和調試都比較簡(jiǎn)單。實(shí)際RC有源濾波器無(wú)法完全地實(shí)現理想濾波器的特性，只能盡量逼近。

　　以低通濾波器為例，濾波器的放大倍數在截止頻率fc 附近隨信號頻率增加而以斜坡方式下降。截止頻率 fc 是放大倍數下降到通帶增益的1/√2時(shí)的對應頻率，因而通帶寬度又稱(chēng)-3dB帶寬(-3dB=20lg(1/√2))。

　　實(shí)際濾波器在以下3個(gè)方面盡可能地逼近理想濾波器： 

　　(1)通帶增益平坦性：在通帶內濾波器對各次頻率信號的放大倍數要求盡量一致。

　　(2)阻帶增益下降速度：在阻帶內，放大倍數隨頻率增加要求盡量迅速下降。

　　(3)相移線(xiàn)性度：各次頻率信號通過(guò)模擬濾波器會(huì )產(chǎn)生相移，要求相移盡量與頻率成線(xiàn)性關(guān)系。

　　上述3項要求對濾波器電路的實(shí)現是相互牽制的，常用濾波器的特性有以下4種類(lèi)型

　　(1) 巴特沃斯濾波器(Butterworth) 

　　通帶內幅頻曲線(xiàn)平坦，阻帶增益下降速度居中。相頻特性非線(xiàn)性。

　　(2) 切比雪夫濾波器(Chebyshev) 

　　通帶內幅頻曲線(xiàn)有紋波，阻帶增益下降速度快。相頻特性非線(xiàn)性。

　　(3) 貝塞爾濾波器(Bessel) 

　　通帶幅頻曲線(xiàn)平坦性和阻帶增益下降速度比較差。相頻特性線(xiàn)性度最好。

　　(4) 橢圓濾波器(Elliptic) 

　　通帶和阻帶幅頻曲線(xiàn)都有紋波，阻帶增益下降速度最快。相頻特性非線(xiàn)性。

　　四種濾波器特性比較的結果，是在相同濾波器階數的條件下得出的。濾波器的階數，對于有源 RC濾波器是電路中電容C元件的個(gè)數。RC濾波器階數越大，幅頻特性越好，而相頻線(xiàn)性越差、集成濾波 IC 價(jià)格越高。在實(shí)際的產(chǎn)品設計中，根據具體的要求選擇濾波器的形式、階數。

五濾波器主要技術(shù)指標

　　濾波器主要技術(shù)指標

　　(1)濾波器類(lèi)型 

　　巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾、橢圓……。

　　(2)濾波器階數

　　(3)低通濾波器、高通濾波器：截止頻率fc

　　帶通濾波器：上限頻率fh、下限頻率fl;、中心頻率f0

　　品質(zhì)因數Q： Q=(fh-fl)/f0

 

 

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