對特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有用濾除的電路，就是濾波器。

其功用就是得到一個(gè)特定頻率或消除一個(gè)特定頻率，

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

醫療專(zhuān)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(zhù)電子市場(chǎng)的不斷發(fā)展也越來(lái)越被廣泛出產(chǎn)和運用。

濾波器首要分為有源濾波器和無(wú)源濾波器。首要效果是讓有用信號盡可能無(wú)衰減的通過(guò)，對無(wú)用信號盡可能大的反射。濾波器一般有兩個(gè)端口，一個(gè)輸入信號、一個(gè)輸出信號，運用這個(gè)特功用夠選通通過(guò)濾波器的一個(gè)方波群或復合噪波，而得到一個(gè)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(guò)，而別的一部分頻率的信號則遭到較大的克制，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)選頻電路。 濾波器中，把信號可以通過(guò)的頻率規劃，稱(chēng)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(chēng)為阻帶;通帶和阻帶之間的分界頻率稱(chēng)為截止頻率;濾波器是由電感器和電容器構成的網(wǎng)路，可使混合的交直流電流分隔。電源整流器中，即憑仗此網(wǎng)路濾凈脈動(dòng)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(gè)電容器和一個(gè)電感器構成，稱(chēng)為L(cháng)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(gè)串聯(lián)臂及一個(gè)并聯(lián)臂所組成，串聯(lián)臂為電感器，并聯(lián)臂為電容器。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為L(cháng)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(lián)絡(luò )為XL·XC=K2。

故L型濾波器又稱(chēng)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(chēng)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(lián)絡(luò )，均由m常數抉擇，此常數介于0～1之間。當m靠近零值時(shí)，截止頻率的尖銳度增高，但關(guān)于截止頻的倍頻之衰減率將跟著(zhù)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(lián)電路

濾波器 - 濾波器類(lèi)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(diǎn)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(guān)于保護增益的平坦性來(lái)說(shuō)十分重要。

貝塞爾照應

除了會(huì )改動(dòng)依賴(lài)于頻率的輸入信號的崎嶇外，濾波器還會(huì )為其引入了一個(gè)推延。推延使得根據頻率的相移發(fā)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(xiàn)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(gè)表格用于切貝雪夫照應∶一個(gè)用于0.1dB最大通帶紋波;另一個(gè)用于1dB最大通帶紋波。

濾波器 - 濾波器的分類(lèi)

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(guò)信號的頻段

濾波器

按所通過(guò)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(guò)，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(guò)，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(guò)，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(guò)。

3、按所選用的元器件

按所選用的元器件分為無(wú)源和有源濾波器兩種。

3.1、無(wú)源濾波器

無(wú)源濾波器僅由無(wú)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(dòng)而改動(dòng)的原理構成的。這類(lèi)濾波器的利益是：電路比較簡(jiǎn)略，不需求直流電源供電，可靠性高;缺點(diǎn)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(shí)簡(jiǎn)略引起電磁感應，當電感L較大時(shí)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(wú)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(lèi)濾波器的利益是：通帶內的信號不只沒(méi)有能量損耗，并且還可以擴展，負載效應不明顯多級相聯(lián)時(shí)相互影響很小，運用級聯(lián)的簡(jiǎn)略方法很簡(jiǎn)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(diǎn)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(wú)源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場(chǎng)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(xiàn)路板上。這種濾波器的利益是經(jīng)濟，缺點(diǎn)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(méi)有隔絕，簡(jiǎn)略發(fā)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(xiàn)會(huì )發(fā)生兩種不良效果： 一個(gè)是機箱內部空間的電磁煩擾會(huì )直接感應到這段線(xiàn)上，沿著(zhù)電纜傳出機箱，憑仗電纜輻射，使濾波器失效;另一個(gè)是外界煩擾在被板上濾波器濾波之前，憑仗這段線(xiàn)發(fā)生輻射，或直接與線(xiàn)路板上的電路發(fā)生耦合，構成活絡(luò )度問(wèn)題;

4.2、面板濾波器

濾波陣列板、濾波聯(lián)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(diǎn)是有必要在規劃初期考慮設備所需的協(xié)作結構。

濾波器 - 濾波器規劃

濾波器

頻率照應來(lái)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(lái)說(shuō)明濾波器功用的技術(shù)指標首要有：

中心頻率f0，即作業(yè)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(guān)于實(shí)踐濾波器而言，考慮到實(shí)踐的組成元件的品質(zhì)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(guān)于這些濾波器還應考慮通帶內的最小刺進(jìn)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(guò)對低通原型濾波器進(jìn)行頻率轉換與阻抗轉換，來(lái)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(wǎng)絡(luò )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(lái)的。正因如此，才使得濾波器的規劃得以簡(jiǎn)化，精度得以前進(jìn)。

志向的低通濾波器應該能使全部低于截止頻率的信號無(wú)損通過(guò)，而全部高于截止頻率的信號都應該被無(wú)限的衰減，然后在幅頻特性曲線(xiàn)上呈現矩形，故而也稱(chēng)為矩形濾波器(brick-wallfilter)。悵惘的是，如此志向的特性是無(wú)法結束的，全部的規劃只不過(guò)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(shí)踐電路的運用需求，我們通常會(huì )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(guān)于元件的改動(dòng)最不活絡(luò )，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(shí)間系統的特性對輸入信號波形或頻率進(jìn)行加工處理?；蛘哒f(shuō)，把輸入信號變成必定的輸出信號，然后達到改動(dòng)信號頻譜的目的。數字濾波器一般可以用兩種方法來(lái)結束：一種方法是用數字硬件裝配成一臺專(zhuān)門(mén)的設備，這種設備稱(chēng)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(lái)結束，即運用計算機軟件來(lái)結束。

仿照濾波器

仿照濾波器在檢驗系統或專(zhuān)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(fā)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(wèn)的數值聯(lián)絡(luò )，分為兩種：

一種是帶寬B不隨中心頻率人而改動(dòng)，稱(chēng)為恒帶寬帶通濾波器，其間心頻率處在任何頻段上時(shí)，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(chēng)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(mǎn)意大部分民用產(chǎn)品電磁兼容的要求。在運用時(shí)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(xiàn)時(shí)就要注意在電纜端口處留出一塊“潔凈地”，濾波器和聯(lián)接器都設備在“潔凈地”上。通過(guò)前面的談?wù)?，可知信號地線(xiàn)上的煩擾是十分嚴峻的。假設直接將電纜的濾波電容聯(lián)接到這種地線(xiàn)上，會(huì )構成嚴峻的共模輻射問(wèn)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(diǎn)聯(lián)接起來(lái)，這個(gè)流通點(diǎn)稱(chēng)為“橋”，全部信號線(xiàn)都從橋上通過(guò)，以減小信號環(huán)路面積。

2、濾波器要并排設置

同一組電纜內的全部導線(xiàn)的未濾波部分在—起，已濾波部分在一同。不然，一根導線(xiàn)的耒濾波部分會(huì )將另一根導線(xiàn)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(xiàn)的距離應盡量短。必要時(shí)，運用金屬板遮擋一下，隔絕近場(chǎng)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(lái)，假設機箱不是金屬的，就在線(xiàn)路板下方設置一塊較大的金屬板來(lái)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(xiàn)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(xiàn)和規劃線(xiàn)路板與機箱(金屬板)的聯(lián)接結構時(shí)要特別注意。

6、濾波線(xiàn)與未濾波線(xiàn)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(fā)生上述的耦合問(wèn)題。

濾波器 - 正文

能選擇、通過(guò)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(jiǎn)略的濾波器。德國K.W.華格納和美國貝爾實(shí)驗室的G.A.坎貝爾，分別于1915年提出關(guān)于濾波器的論文，已被國際公認為濾波器的獨立發(fā)明者。1923年今后，貝爾實(shí)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(yè)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(diǎn)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(guān)于作業(yè)于1千赫～100兆赫、相對帶寬較窄且溫度和時(shí)間安穩性要求高的濾波器,常用壓電晶體作為諧振元件(見(jiàn)晶體濾波器)。還有用金屬棍、盤(pán)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