濾波器的基本概念:
濾波器,作為一種信號(hào)處理器件,在電子技術(shù)和信號(hào)處理領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。它能夠通過增強(qiáng)或抑制特定頻率的信號(hào)成分來改變信號(hào)的頻譜特性。濾波器在各種領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用,它主要的作用是對(duì)電路中的信號(hào)進(jìn)行濾波,即去除或減弱某些頻率范圍內(nèi)的信號(hào),同時(shí)保留或增強(qiáng)其他頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。這種頻率選擇性的特性使得濾波器在去除噪聲、干擾和雜波等方面具有顯著的效果,從而提高信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。
濾波器的分類:
根據(jù)頻率特性和工作方式,濾波器可以分為幾種主要類型:
低通濾波器(Low-pass Filter):只允許低于某個(gè)截止頻率的信號(hào)通過,高于該頻率的信號(hào)被阻止。
高通濾波器(High-pass Filter):只允許高于某個(gè)截止頻率的信號(hào)通過,低于該頻率的信號(hào)被阻止。
帶通濾波器(Band-pass Filter):只允許某個(gè)頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過,超出該范圍的信號(hào)被阻止。
帶阻濾波器(Band-stop Filter):阻止某個(gè)頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過,其他頻率的信號(hào)可以通過。
此外,濾波器還可以根據(jù)其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,如:根據(jù)是否需要外部電源可分為無源濾波器和主動(dòng)濾波器;根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式可分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器等。
案例搭建
巨霖科技的 PowerExpert 軟件中擁有豐富的器件庫,在該軟件中搭建一個(gè)一階有源低通濾波器如下圖所示:
該電路可以看作是RC低通濾波和同相放大電路一起構(gòu)成,通過公式推導(dǎo)RC低通濾波器可得輸入端的傳遞函數(shù):
由同相放大電路可得通帶放大倍數(shù):
則總傳遞函數(shù)H(s):由于s的方為一次,稱之為一階
通過分析可得該電路理想情況為單極點(diǎn)電路,幅值增益為11,極點(diǎn)及截止頻率(cut off frequency)約為159hz。為了獲得該電路的頻率相應(yīng)曲線,使用 PowerExpert 的AC仿真模式進(jìn)行仿真,如下圖所示:
在AC仿真的設(shè)定中,可以選擇多種輸出格式(幅值、相位、實(shí)部、虛部、20dB),同時(shí)當(dāng)勾選上Transfer Function,選好電路的輸入輸出時(shí),也可以直接輸出該電路的傳遞函數(shù),在本仿真中使用十倍頻的形式進(jìn)行頻率的掃描。
同時(shí)為了更簡單的獲得電路的波德圖,PowerExpert中也添加了GainPhase器件,通過線路連接系統(tǒng)的輸入和輸出即可獲得該電路的波德圖
電路仿真結(jié)果如下:
從圖上可得該電路的3db點(diǎn)(及截止頻率為159hz)與公式推導(dǎo)結(jié)果一致。
同時(shí)PowerExpert中內(nèi)置拉普傳遞函數(shù)器件,因?yàn)闉V波器的本質(zhì)可以用傳遞函數(shù)來描述,所以可以通過拉普拉斯函數(shù)器件當(dāng)作高階復(fù)雜的濾波器來使用:
放置上圖電路中的傳遞函數(shù)進(jìn)行瞬態(tài)仿真,結(jié)果如下:
-
濾波器
+關(guān)注
關(guān)注
159文章
7670瀏覽量
177218 -
無源濾波器
+關(guān)注
關(guān)注
4文章
76瀏覽量
15208
原文標(biāo)題:濾波器簡介及仿真案例分析
文章出處:【微信號(hào):巨霖,微信公眾號(hào):巨霖】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
評(píng)論