滤波器滤波的本质是什么?

haiyicha haiyicha
759
2022-05-28
滤波器滤波的本质是什么? 答;这个问题很复杂,理论深不可测,不一定好回答,因为本人所接触的滤波器太少,更重要本人水平有限。 滤波器的分类; ①按元件分类它有有源滤波器、无源滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、锁相环滤波器等。 ②按照对信号的作用分类,它有模拟滤波器和数字滤...

滤波器滤波的本质是什么?

答;这个问题很复杂,理论深不可测,不一定好回答,因为本人所接触的滤波器太少,更重要本人水平有限。

滤波器的分类;

①按元件分类它有有源滤波器、无源滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、锁相环滤波器等。

②按照对信号的作用分类,它有模拟滤波器和数字滤波器。

③按处理信号的频率来分,它有低通滤波器、高通滤波器等等。

个人认为,常用滤波器的本质,均为利用电感器的感抗原理(XL=2∏FL)和电容器容抗(Xc=1/2∏fc)它们构造特定吸收和损耗不需要频率,而让所需要的频率顺利通过,来实现对某种频率的选择。 包括石英、陶瓷滤波器,利用它们的压电效应特点,而产生谐振(它们的等效电路也基于电容器C)。

就拿电源EMl滤波器来说。EM|又称为电磁干扰滤波器,是典型的一种低通滤波器。 从上实物图上标注的R、C1、C2、C3、C4(本人有点懒,不愿意再画图)来看,C1、C2用来滤除共模干扰,C3和C4用来滤除串模干扰,R为泄放电阻,用来将C1上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性,断电后还能够使电源的进线端的L、N不带电。

再者,电源滤波器EMl是在一个共模磁环上双线并绕的电感L(电感量10~33mH)与对称电容和电阻组成的∏滤波电路,别名“电源EMI滤波器”,或是“EMI电源滤波器”。

EM|它一种无源双向网络,它的一端是电源,另一端是负载。电源滤波器的原理就是一种阻抗适配网络:电源滤波器输入、输出侧与电源和负载侧的阻抗适配越大,对电磁干扰的滤波就越有效。

滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除,得到一个特定没有电噪声的电源信号,传递给用电负载。

本人水平有限,又不是专业撰稿人,文章中可能颠三倒四。

知足常乐2018.4.7于上海

广义来说,滤波器,一般是指能够把噪声过滤掉的一个系统。

比如,你身上有灰尘,然后你走进一个房间,出来之后,身上的灰尘消失了,这个房间就叫做滤波器。

当然,我们需要设计一个合适的滤波器,太强或者太弱都不好。

试想,如果这个滤波器不仅过滤灰尘,甚至把你身上的衣服都滤没了,那是不是,画美不敢看……

因此,滤波器有很多,比如均值滤波器、中值滤波器;低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器;卡尔曼滤波器等等。

均值滤波器、中值滤波器属于时域滤波器,理论也很简单,好理解,属入门知识。

低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器这些都属于频域滤波器。理论基础就是傅里叶变换和衍生出来的“频谱”的概念。

当被滤信号通过频域滤波器时,滤波器会在被滤信号的频谱上“砍掉”某一部分频率,从而达到“过滤”的效果。

比如,你在说话,旁边有人用指甲壳刮黑板,两个声音混在一起很是干扰。这时就可以用频域低通滤波器,也就是低频信号可以通过的滤波器。

指甲壳刮黑板这个声音的频率比你说话的声音的频率要高得多,我们假设是五千赫兹左右。因此,可以用一把刀,找到一个合适的频率点,比如两千赫兹,把这个频率点及更高的频率给“砍掉”。

留下的就是我们说话的声音的频谱,它处于低频段,几百赫兹区间,不受影响。

这就是频域滤波器。

频域滤波器根据通带的平坦程度、过渡带的滚降速度等指标,又可以分为多种。

滚降速度就是指这把刀的“锋利程度”,滚降速度越高,那么这把刀就越锋利。

比如同样是低通滤波器,有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等等。

巴特沃斯滤波器通带平坦,但是相对不锋利。切比雪夫滤波器相对锋利,但是通带有起伏,工程上我们需要灵活选择。

根据实现方式,又可以分为多种。

比如,实现一阶巴特沃斯滤波器:可以用由运放组成的有源滤波器,也可用RCL网络组成的无源滤波器,也可以离散化,用单片机或DSP及外围电路组成的数字滤波器。

至于卡尔曼滤波器,实际上更确切的称呼,应该是“卡尔曼估计器”。

虽然它和其他的滤波器一样,也能使得有噪声、有毛刺的信号变得“顺滑”,但是它的本质是通过融合传感器的观测和系统模型的预测,来给出一个最佳的“估计”。

根据卡尔曼的理论,如果噪声和系统模型满足一定条件,那么这个估计是最优,而且是无偏的。

俗称:我猜得最准。

当然,滤波器无所谓高端还是屌丝,滤波器设计过于复杂,可能会导致计算量飙升,随之而来就是处理芯片成本的增加。

合适的就是最好的

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版权归属「珂学原理」,转载请获授权。

首先来说,滤波器它是由电容、电感以及电阻组成的滤波电路。它是对信号有相应处理作用的一种器件或电路网络结构,而且只对电源线中特定频率进行有效滤除,结果是在输出端得到一个所想要的频率的信号。下面介绍一种电源滤波器,也就是EMI滤波器。它是一种能有效地滤除电网噪声,提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性以及稳定性。

简易的EMI滤波器采用单级结构,这种结构滤波效果不是很好;复杂一点的EMI滤波器采用双级结构,也就是有两个单级式EMI滤波器,这种滤波器抑制电网噪声的效果会更好。

如图:

L1是共模电感,它的两个线圈磁通方向相同,经过耦合后总输入后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不易通过,它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上。当有共模电流通过时,两个线圈上 产生的磁场就会互相加强。

MC1称为X电容,用来滤除两条电源线之间的线间干扰,即串模干扰。应采用薄膜电容器,容量范围大致为0.01~0.47uf。

Y1和Y2称为Y电容,两个Y电容串联后跨接在输出端,并将电容器中点接大地,能有效地抑制共模干扰。它的容量范围是2200pF~0.1uf。为保证漏电流不至于过大,电容器量不宜超过0.1uf。

当然,滤波器其实还有很多种,有高通滤波器也有低通滤波器,有带通也有带阻滤波器。不同的滤波器对不同的信号处理不一样,但是目的都是一致。

滤波器是一种允许在特定范围内的信号通过,同时阻断其它频率信号的电路。

一、滤波原理分类

常用的滤波方法从原理上可分为模拟滤波和数字滤波两种。

模拟滤波是以R、L、C及运放等模拟器件实现对无用信号的滤除,根据器件的不同又分为有源滤波和无源滤波两种。

数字滤波是将模拟信号数字化后通过数字信号处理器以数学算法的方式提取所需特征进而还原成有用的模拟信号,根据算法不同又分为FET,TTR等多种方式。

二、典型的模拟滤波器

典型的模拟滤波器有:巴特沃斯滤波器;切比雪夫滤波器;贝塞尔滤波器;椭圆滤波器。

三、按照通带和阻带,滤波电路的分类

理想滤波器分为以下四种:

低通滤波电路;高通滤波电路;带通滤波电路;带阻滤波电路。

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