濾波器百科

對特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有用濾除的電路，就是濾波器。

其功用就是得到一個特定頻率或消除一個特定頻率，

運用這個特功用夠將通過濾波器的一個方波群或復合噪波，而得到一個特定頻率的正弦波，

醫療專用濾波器

濾波器 - 底子介紹

濾波器是一種對信號有處理效果的器件或電路。跟著電子市場的不斷發展也越來越被廣泛出產和運用。

濾波器首要分為有源濾波器和無源濾波器。首要效果是讓有用信號盡可能無衰減的通過，對無用信號盡可能大的反射。濾波器一般有兩個端口，一個輸入信號、一個輸出信號，運用這個特功用夠選通通過濾波器的一個方波群或復合噪波，而得到一個特定頻率的正弦波。濾波器的功用就是容許某一部分頻率的信號順暢的通過，而別的一部分頻率的信號則遭到較大的克制，它實質上是一個選頻電路。 濾波器中，把信號可以通過的頻率規劃，稱為通頻帶或通帶;反之，信號遭到很大衰減或完全被克制的頻率規劃稱為阻帶;通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率;濾波器是由電感器和電容器構成的網路，可使混合的交直流電流分隔。電源整流器中，即憑仗此網路濾凈脈動直流中的漣波，而取得比較純真的直流輸出。最底子的濾波器，是由一個電容器和一個電感器構成，稱為L型濾波。全部各型的濾波器，都是集結L型單節濾波器而成。底子單節式濾波器由一個串聯臂及一個并聯臂所組成，串聯臂為電感器，并聯臂為電容器。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為L型及π型兩種。就L型單節濾波器而言，其電感抗XL與電容抗XC，對任一頻率為一常數，其聯絡為XL·XC=K2。

故L型濾波器又稱為K常數濾波器。假使一濾波器的構成部分，較K常數型具有較尖銳的截止頻率(即對頻率規劃選擇性強)，而一同對此截止頻率以外的其他頻率只需較小的衰減率者，稱為m常數濾波器。所謂截止頻率，亦即與濾波器有尖銳諧振的頻率。通帶與帶阻濾波器都是m常數濾波器，m為截止頻率與被衰減的其他頻率之衰減比的函數。每一m常數濾波器的阻抗與K常數濾波器之間的聯絡，均由m常數抉擇，此常數介于0～1之間。當m靠近零值時，截止頻率的尖銳度增高，但關于截止頻的倍頻之衰減率將跟著而減小。最合于有用的m值為0.6。至于那一頻率需被截止，可調度共振臂以抉擇之。m常數濾波器對截止頻率的衰減度，抉擇于共振臂的有用Q值之巨細。若達K常數及m常數濾波器組成級聯電路

濾波器 - 濾波器類型

濾波器

巴特沃斯照應(最平坦照應)

巴特沃斯照應可以最大化濾波器的通帶平坦度。該照應十分平坦，靠近DC信號，然后逐漸衰減至截止頻率點為-3dB，畢竟迫臨-20ndB/decade的衰減率，其間n為濾波器的階數。巴特沃斯濾波器特別適用于低頻運用，其關于保護增益的平坦性來說十分重要。

貝塞爾照應

除了會改動依賴于頻率的輸入信號的崎嶇外，濾波器還會為其引入了一個推延。推延使得根據頻率的相移發生非正弦信號失真。就像巴特沃斯照應運用通帶最大化了崎嶇的平坦度相同，貝塞爾照應最小化了通帶的相位非線性。

切貝雪夫照應

在一些運用傍邊，最為重要的要素是濾波器切斷不必要信號的速度。假設你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄A包含了規劃多達8階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫照應濾波器所需參數的表格。其間兩個表格用于切貝雪夫照應∶一個用于0.1dB最大通帶紋波;另一個用于1dB最大通帶紋波。

濾波器 - 濾波器的分類

1、按所處理的信號

按所處理的信號分為仿照濾波器和數字濾波器兩種。

2、按所通過信號的頻段

濾波器

按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。

低通濾波器：它容許信號中的低頻或直流分量通過，克制高頻分量或煩擾和噪聲。

高通濾波器：它容許信號中的高頻分量通過，克制低頻或直流分量。

帶通濾波器：它容許必定頻段的信號通過，克制低于或高于該頻段的信號、煩擾和噪聲。

帶阻濾波器：它克制必定頻段內的信號，容許該頻段以外的信號通過。

3、按所選用的元器件

按所選用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。

3.1、無源濾波器

無源濾波器僅由無源元件(R、L 和C)組成的濾波器，它是運用電容和電感元件的電抗隨頻率的改動而改動的原理構成的。這類濾波器的利益是：電路比較簡略，不需求直流電源供電，可靠性高;缺點是：通帶內的信號有能量損耗，負載效應比較明顯，運用電感元件時簡略引起電磁感應，當電感L較大時濾波器的體積和分量都比較大，在低頻域不適用。

3.2、有源濾波器

有源濾波器由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運算擴展器)組成。這類濾波器的利益是：通帶內的信號不只沒有能量損耗，并且還可以擴展，負載效應不明顯多級相聯時相互影響很小，運用級聯的簡略方法很簡略構成高階濾波器，并且濾波器的體積小、分量輕、不需求磁屏蔽(由于不運用電感元件);缺點是：通帶規劃受有源器件(如集成運算擴展器)的帶寬束縛，需求直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不適用。

4、根據濾波器的安放方位

根據濾波器的安放方位不同，一般分為板上濾波器和面板濾波器。

4.1板上濾波器設備在線路板上。這種濾波器的利益是經濟，缺點是高頻濾波效果欠佳。其首要原因是：

4.1.1、濾波器的輸入與輸出之間沒有隔絕，簡略發生耦合;

4.1.2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果;

4.1.3、濾波器與機箱之間的一段連線會發生兩種不良效果： 一個是機箱內部空間的電磁煩擾會直接感應到這段線上，沿著電纜傳出機箱，憑仗電纜輻射，使濾波器失效;另一個是外界煩擾在被板上濾波器濾波之前，憑仗這段線發生輻射，或直接與線路板上的電路發生耦合，構成活絡度問題;

4.2、面板濾波器

濾波陣列板、濾波聯接器等面板濾波器一般都直接設備在屏蔽機箱的金屬面板上。由于直接設備在金屬面板上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔絕，接地出色，電纜上的煩擾在機箱端口上被濾除，因此濾波效果恰當志向。缺點是有必要在規劃初期考慮設備所需的協作結構。

濾波器 - 濾波器規劃

濾波器

頻率照應來描繪，按其特性的不同，可以分為低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器和帶阻濾波器等。

用來說明濾波器功用的技術指標首要有：

中心頻率f0，即作業頻帶的中心

帶寬BW

通帶衰減，即通帶內的最大衰減

阻帶衰減

關于實踐濾波器而言，考慮到實踐的組成元件的品質因數的取值是一有限值(由于受限于材料與工藝的水平)，所以全部工程上的有用濾波器都是有損濾波器，因此關于這些濾波器還應考慮通帶內的最小刺進衰減。

現代濾波器規劃，多是選用濾波器轉換的方法加以結束。首要是通過對低通原型濾波器進行頻率轉換與阻抗轉換，來得到新的政策濾波器。

濾波器 - 濾波器選取

濾波器

集總低通原型濾波器是現代網絡綜合法規劃濾波器的根底，各種低通、高通、帶通、帶阻濾波器大都是根據此特性推導出來的。正因如此，才使得濾波器的規劃得以簡化，精度得以前進。

志向的低通濾波器應該能使全部低于截止頻率的信號無損通過，而全部高于截止頻率的信號都應該被無限的衰減，然后在幅頻特性曲線上呈現矩形，故而也稱為矩形濾波器(brick-wallfilter)。悵惘的是，如此志向的特性是無法結束的，全部的規劃只不過是力圖迫臨矩形濾波器的特性罷了。根據所選的迫臨函數的不同，可以得到不同的照應。雖然迫臨函數函數多種多樣，但是考慮到實踐電路的運用需求，我們通常會選用“巴特沃斯照應”或“切比雪夫照應”。

“巴特沃斯照應”帶通濾波器具有平坦的照應特性，而“切比雪夫照應”帶通濾波器卻具有更陡的衰減特性。所以具體選用何種特性，需求根據電路或系統的具體要求而定。但是，“切比雪夫照應”濾波器關于元件的改動最不活絡，并且兼具出色的選擇性與很好的駐波特性(位于通帶的中部)，所以在一般的運用中，舉薦運用“切比雪夫照應”濾波器。

濾器 - 數字濾波器

濾波器

與仿照濾波器相對應，在離散系統中廣泛運用數字濾波器。它的效果是運用離散時間系統的特性對輸入信號波形或頻率進行加工處理。或者說，把輸入信號變成必定的輸出信號，然后達到改動信號頻譜的目的。數字濾波器一般可以用兩種方法來結束：一種方法是用數字硬件裝配成一臺專門的設備，這種設備稱為數字信號處理機;另一種方法就是直接運用通用計算機，將所需求的運算編成程序讓通用計算機來結束，即運用計算機軟件來結束。

仿照濾波器

仿照濾波器在檢驗系統或專用儀器儀表中是一種常用的轉換設備。例如：帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻設備;低通濾波器用作數字信號分析系統中的抗頻混濾波;高通濾波器被用于聲發射檢測儀中除去低頻煩擾噪聲;帶阻濾波器用作電渦流測振儀中的陷波器，等等。

用于頻譜分析設備中的帶通濾波器，可根據中心頻率與帶寬之問的數值聯絡，分為兩種：

一種是帶寬B不隨中心頻率人而改動，稱為恒帶寬帶通濾波器，其間心頻率處在任何頻段上時，帶寬都相同; 另一種是帶寬B與中心頻率人的比值是不變的，稱為恒帶寬比帶通濾波器，其間心頻率越高，帶寬也越寬。

濾波器 - 濾波器設備注意事項

板上濾波器雖然對高頻的濾波效果不志向，但是假設運用穩當，可以滿意大部分民用產品電磁兼容的要求。在運用時要注意以下事項：

1、“潔凈地”

假設抉擇運用板上濾波器，在布線時就要注意在電纜端口處留出一塊“潔凈地”，濾波器和聯接器都設備在“潔凈地”上。通過前面的談論，可知信號地線上的煩擾是十分嚴峻的。假設直接將電纜的濾波電容聯接到這種地線上，會構成嚴峻的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果，有必要準備一塊潔凈地。并與信號地只能在一點聯接起來，這個流通點稱為“橋”，全部信號線都從橋上通過，以減小信號環路面積。

2、濾波器要并排設置

同一組電纜內的全部導線的未濾波部分在—起，已濾波部分在一同。不然，一根導線的耒濾波部分會將另一根導線的已濾波部分從頭污染9使電纜整體濾波失效。

3、濾波器要盡量挨近電纜的端口

濾波器與面板之間的導線的距離應盡量短。必要時，運用金屬板遮擋一下，隔絕近場煩擾。

4、濾波器與機箱的搭接

設備濾波器的干諍地要與金屬機箱可靠地搭接起來，假設機箱不是金屬的，就在線路板下方設置一塊較大的金屬板來作為濾波地。潔凈地與金屬機箱之間的搭接要確保很低的射頻阻抗。如有必要，可以運用電磁密封襯墊搭接，添加搭接面積，減小射頻阻抗。

5、濾波器接地線要短

考慮到引腳的電感效應，其重要性前面已討淪，濾波器的部分布線和規劃線路板與機箱(金屬板)的聯接結構時要特別注意。

6、濾波線與未濾波線分組

在端口濾波的電纜和不濾波的電纜應盡量遠離，防止發生上述的耦合問題。

濾波器 - 正文

能選擇、通過或克制某頻率規劃信號的電路或器件。早在19世紀80年代，電阻、電容濾波電路就現已呈現。具有頻率選擇功用的電感、電容諧振回路(圖1)可作為最簡略的濾波器。德國K.W.華格納和美國貝爾實驗室的G.A.坎貝爾，分別于1915年提出關于濾波器的論文，已被國際公認為濾波器的獨立發明者。1923年今后，貝爾實驗室的O.J.查貝爾提出定K型、m誘導型印象參數濾波器規劃方法。1939年德國W.考爾和美國S.達靈頓分別提出作業參數濾波器規劃理論。由于許多電路和系統都要差異不同頻率的信號，濾波器遂被廣泛地用在通訊、廣播、雷達以及許多儀器和設備中。

濾波器

濾波器的運用頻率規劃極寬，有適用于低到零點幾赫的濾波器，也有高到微波波段的濾波器。根據濾波頻率的中心頻率和其他要求的不同，濾波器中選用各種諧振元件，電感、電容是最常用的諧振元件。關于作業于1千赫～100兆赫、相對帶寬較窄且溫度和時間安穩性要求高的濾波器,常用壓電晶體作為諧振元件(見晶體濾波器)。還有用金屬棍、盤作為諧振件的機械濾波器，和把晶體與機械濾波器原理吞并而成聲表面波濾波器