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低通滤波器的积分作用

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2015-11-09 17:12:25

低通滤波器的积分作用

低通滤波器(简称为LPE)就是让低频信号通过,阻止高频信号通过。

一般用于去掉输入信号中不必要的高频成分,去除高频干扰。另外,在选频网络中也有应用。

1、电源滤波就是一个典型的RC低通滤波器,设计的截止频率为50HZ以下,它让直流通过,阻止50HZ以上的频率通过。
2、在一些好些的音箱,有高音、中音、低音三种喇叭,为了将音频中的各频率段分别提供给给它们,往往内部装有三分频网络,这是LC低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器一起使用的应用实例。

、低通滤波器介绍(low-passfilter)

低通滤波器是容许低于截至频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。

对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。

低通滤波器概念有许多不同的形式,其中包括电子线路(如音频设备中使用的hiss 滤波器、平滑数据的数字算法、音障(acoustic barriers)、图像模糊处理等等,这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。

低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数(moving average)所起的作用;

低通滤波器有很多种,其中,最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。

二、巴特沃斯滤波器

巴特沃斯滤波器是滤波器的一种设计分类,其采用的是巴特沃斯传递函数,有高通、低通、带通、高通、带阻等多种滤波器类型。

巴特沃斯滤波器在通频带内外都有平稳的幅频特性,但有较长的过渡带,在过渡带上很容易造成失真。

三、切比雪夫滤波器

切比雪夫滤波器也是滤波器的一种设计分类,其采用的是切比雪夫传递函数,也有高通、低通、带通、高通、带阻等多种滤波器类型。
同巴特沃斯滤波器相比,切比雪夫滤波器的过渡带很窄,但内部的幅频特性却很不稳定。

高通与低通滤波器的最常见拓扑是Sallen Key,它只需一个运放(图1a和1b)。多通(道)滤波器常用作带通滤波器(图1c),而且它还只需要一个运放。图2及图3示出了双二阶滤波器部分的拓扑。每种结构都能实现完整的通用滤波器传递函数。图2所示电路使用三个运放,并且使用中央运放的目的仅是为了使总的反馈路径为负反馈。带开关电容器的相同滤波器只需两个运放(图3)。参考文献1和2介绍了这些滤波器结构。

并且使用中央运放的目的仅是为了使总的反馈路径为负反馈

低通滤波器允许从直流到某个截止频率 (fCUTOFF) 的信号通过。将通用滤波器二阶传递函数的高通和带通系数均设为零,即得到一个二阶低通滤波器传递公式:

一个典型低通滤波器的曲线,此曲线和表2表明低于f0的频率其响应相对平坦。对于高于f0的频率,信号按该频率平方的速率下降。在频率f0处,阻尼值使输出信号衰减。您可以级联多个这样的滤波器部分来得到一个更高阶的(更陡峭的转降)滤波器。假定设计要求一个截止频率为10kHz的四阶贝塞尔 (Bessel) 低通滤波器。根据参考文献1,每部分的转降频率分别为16.13及18.19 kHz,阻尼值分别为1.775及0.821,并且这两个滤波器分区的高通、带通和低通系数分别为0、0与1。您可以使用这两个带有上述参数的滤波器部分来实现所要求的滤波器。截止频率为输出信号衰减3 dB的频率点。

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