濾波器的幾個概念

1、濾波器定義Attenuation （衰減）信號在通過耗散網(wǎng)絡(luò)或其他媒體時所導(dǎo)致的電壓損耗（以dB為單位）。BandRejectFilter （頻帶抑制濾波器）濾波器，其對一個頻帶的頻率進(jìn)行抑制而讓較高或較低的頻 率通過。有時也稱作帶阻濾波器。（帶寬）帶通濾波器的通帶寬度是較低和較高轉(zhuǎn)角頻率之間的頻差，諸如3dB點。BandpassFilters（帶通濾波器）濾波器，其讓一個頻帶的頻率通過而對較高和較低的頻率進(jìn)行抑 制。BesselFunction（貝塞爾函數(shù)）數(shù)學(xué)函數(shù)，用于在根本不考慮幅度響應(yīng)的情況下在濾波器中產(chǎn)生最 恒定的時間延遲。該函數(shù)十分接近于高斯函數(shù)。ButterworthFuncti

2、on （巴特沃斯函數(shù)）數(shù)學(xué)函數(shù)，用于在根本不考慮時間延遲或相位響應(yīng)的情況 下在濾波器中產(chǎn)生最恒定的幅度響應(yīng)。CenterFrequency （中心頻率）（？0）在標(biāo)準(zhǔn)帶通濾波器中，中心頻率是通過集合或算術(shù)方法計算出 來的。幾何方法 算術(shù)方法Characteristicimpedance（特征阻抗）濾波器的特征阻抗通常被認(rèn)為是等于 L/C，其中L是以亨利 （henry）為單位的全系列電感應(yīng)，而C是以法拉（farad）為單位的總旁路電容。特征阻抗是以歐姆（ohm） 為量度的。ChebyshevFunctio（切比雪夫函數(shù)）數(shù)學(xué)函數(shù)，用于生成在特定范圍波動的曲線（見ripple/波紋）。 這用于生成

3、比巴特沃斯函數(shù)更接近矩形的幅度響應(yīng)，但想要的相位和時間延遲特征較少。有一整 套的切比雪夫函數(shù)（0.1波紋、0.5波紋，等等）。Cut-OffFrequency （截止頻率）（fc）低通濾波器中的上通帶邊緣或者高通濾波器中的下通帶邊緣。 最靠近阻帶的通帶邊緣，有時稱作 3dB點。Decibel （分貝）（dB）增益或衰減單位，用于表示兩個電壓之比。用于描述電壓增益、電壓損耗、 性能指數(shù)或任何可以作為兩個電壓之比來考慮的數(shù)值。以分貝定義為 20Log（E1/E2），其中E1和 E2是兩個電壓，諸如輸入和輸出電壓，或者峰值電壓和平均電壓，等等。Dissipation （耗散）濾波器中由于電阻或磁芯損

4、耗等而發(fā)生的能量損耗。Distortion （失真）通常是指信號遭到修改從而產(chǎn)生不想要的末端效應(yīng)。這些修改可以是與相位、 幅度和延時等有關(guān)的。正弦波失真通常定義為正弦基波成分被去除后所剩余的信號功率的百分比。 EllipticFunction （橢圓函數(shù)）一個數(shù)學(xué)函數(shù)，用于借助若干個電路元件產(chǎn)生最接近矩形的相位濾 波器相應(yīng)。橢圓函數(shù)在通帶和阻帶兩者中都有一個切比雪夫響應(yīng)。橢圓函數(shù)濾波器的相位響應(yīng)和 瞬態(tài)響應(yīng)要比任何傳統(tǒng)的傳遞函數(shù)要差。EnvelopeDelay （包絡(luò)延遲）調(diào)相信號在通過濾波器時，其包絡(luò)的傳播時間延遲。有時也稱作時間 延遲或群延時。包絡(luò)延遲與移相響應(yīng)與頻率曲線之比成比例。包絡(luò)延

5、遲失真是當(dāng)延時在通帶區(qū)域 中所有頻率處并不都恒定時發(fā)生的。FilterQ （濾波器Q）帶通和頻帶抑制濾波器的一個重要參數(shù) ： 帶通與頻帶抑制：Q=?o3dB帶寬GaussianFunction（高斯函數(shù)）數(shù)學(xué)函數(shù)，用于設(shè)計傳遞階躍功能的濾波器（零過沖，最大上升時 間）。與貝塞爾函數(shù)濾波器類似。HighpassFilter （高通濾波器）一種濾波器，其使高頻通過而對低頻進(jìn)行抑制。 InsertionLoss （插入損耗）在電路中插入濾波器所導(dǎo)致的信號損耗。這以dB （分貝）為量度，且有很多不同的定義。通常，這就是電路中插有濾波器時提供給負(fù)載的電壓（在高峰頻率響應(yīng)處），精心整理與用一個完美的無損耗

6、匹配變壓器更換了濾波器時負(fù)載中電壓之比。當(dāng)在兩個阻抗有很大不同的 電路中間插入濾波器時，則以其他方式指定插入損耗有時則更實際一些。LinearPhaseFilter （線性相位濾波器）一種濾波器，用于展示在每個頻率單位處相位所發(fā)生的常量 變化。頻率對相位的綜合圖是一條直線。此類濾波器能夠很好地顯示其通帶內(nèi)的一個恒定延時。 Loadimpedance （負(fù)載阻抗）為滿足濾波器規(guī)格而通常必須連接到濾波器的輸出終端的阻抗；濾 波器將驅(qū)動這一負(fù)載。LowpassFilter （低通濾波器）一種濾波器，其使低頻通過而對高頻進(jìn)行抑制。 Overshoot （過沖）信號在其初始上升時超過其穩(wěn)定狀態(tài)輸出的百分

7、比量。 通帶濾波器能夠通過信號的頻率范圍。PassbandRipple（通帶波紋）頻率衰減在濾波器通帶內(nèi)的變化。PhaseShift （相移）信號在通過濾波器時所發(fā)生的相位變化。信號時間延遲稱作相位滯后。在一般 的網(wǎng)絡(luò)中，相位滯后隨頻率的增加而增加，從而產(chǎn)生一個正向的包絡(luò)延遲（參見包絡(luò)延遲）。 RelativeAttenuation （相對衰減）將最低衰減點當(dāng)作零dB時所測得的衰減，或者相對衰減=衰減減 去插入損耗。Response（響應(yīng)）用于描述濾波器如何對輸入信號作出反應(yīng)的術(shù)語。這被定義為輸入信號與輸出 信號的比值（針對幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)）。Ripple （波紋）通常指濾波器的幅度響應(yīng)中所

8、發(fā)生的波狀變異。切比雪夫和橢圓函數(shù)濾波器具有很好的等量波紋（equi-ripple）特征，也就是通帶中幅度響應(yīng)的波峰和波谷之間的差異永遠(yuǎn)相同。巴特 沃斯、高斯和貝塞爾函數(shù)沒有任何波紋。波紋通常是以dB （分貝）為單位測量的。Risetime （上升時間）濾波器輸出端的階躍功能在初始上升時從其穩(wěn)定狀態(tài)值的10%移到90%所需的時間長度。RollOff （滾降）用于描述濾波器的阻帶特征的術(shù)語。例如，可以指定濾波器每倍頻滾降42dB。在指定濾波器特征時，這一方法有些過時。這意味著，第二個倍頻會下降84dB，第三個倍頻將下降126dB，依次類推。在現(xiàn)實中，極限衰減在靠近 80dB處變平，而很難將亂真&

9、quot;come-backs"（重現(xiàn)） 保持在80dB以下。ShapeFactor （形狀因數(shù)）所有濾波器的一個重要參數(shù)：帶通與頻帶抑制:S=低通和高通:S=StepFunction （階躍功能）信號在零時間內(nèi)所發(fā)生的幅度變化（從一級到另一級）。通常是指用于 測試瞬態(tài)響應(yīng)的矩形前緣波形。StopBand （阻帶）需要根據(jù)實際需要對所有信號進(jìn)行抑制或衰減的頻率區(qū)域。也稱作抑制頻帶。 TimeDelay （時間延遲）特定信號通過濾波器所需的時間量。濾波濾波技術(shù)是抑制干擾的一種有效措施，尤其是在對付開關(guān)電源EMI信號的傳導(dǎo)干擾和某些輻射干擾方面，具有明顯的效果。任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號，

10、均可用差模和共模干擾 信號來表示。差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對稱性干擾；共模干擾在導(dǎo)線與地（機殼）之間傳輸，屬于非對稱性干擾。在一般情況下，差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干 擾較小，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把 EMI信號控制在有關(guān) EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下。除抑制干擾 源以外，最有效的方法就是在開關(guān)電源輸入和輸岀電路中加裝EMI濾波器。一般設(shè)備的工作頻率約為1050kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10kHz算起。對開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段 EMI信號，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單的EMI濾波

11、器，就不難滿足符合 EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果。2.1 .1瞬態(tài)干擾是指交流電網(wǎng)上岀現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號 ，其特點是作用時間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾會造成單片開關(guān)電源 輸岀電壓的波動；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后的直流輸入電壓VI上，使VI超過內(nèi)精心整理部功率開關(guān)管的漏源擊穿電壓V（BR）DS時，還會損壞TOPSwitch芯片 ，因此必須采用抑制措施。通常，靜電放電（ESD ）和電快速瞬變脈沖群（ EFT ）對數(shù)字電路的危害甚于其對模擬電 路的影響。靜電放電在5 200MHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生強烈的射頻輻射。此輻射能量的峰值經(jīng)常岀現(xiàn)在 35MHz 45MHz之間

12、發(fā)生自激振蕩。許多I/O電纜的諧振頻率也通常在這個頻率范圍內(nèi)，結(jié)果，電纜中便串入了大量的靜電放電輻射能量。當(dāng)電纜暴露在 4 8kV靜電放電環(huán)境中時，I/O電纜終端負(fù)載上可以測量到的感應(yīng) 電壓可達(dá)到600V。這個電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超岀了典型數(shù)字的門限電壓值0.4V。典型的感應(yīng)脈沖持續(xù)時間大約為 400納秒。將I/O電屏蔽起來，且將其兩端接地，使內(nèi)部信號引線全部處 于屏蔽層內(nèi)，可以將干擾減小60 70dB，負(fù)載上的感應(yīng)電壓只有0.3V或更低。電快速瞬變脈沖群也產(chǎn)生相當(dāng)強的輻射發(fā)射，從而耦合到電纜和機殼線路。電源線 濾波器可以對電源進(jìn)行保護(hù)。線一地之間的共模電容是抑制這種瞬態(tài)干擾的有效器件 ，它使干擾旁路到機

13、殼，而遠(yuǎn)離內(nèi)部電路。當(dāng)這個電容的容量受到泄漏電流的限制而不 能太大時，共模扼流圈必須提供更大的保護(hù)作用。這通常要求使用專門的帶中心抽頭的 共模扼流圈，中心抽頭通過一只電容（容量由泄漏電流決定）連接到機殼。共模扼流圈 通常繞在高導(dǎo)磁率鐵氧體芯上，其典型電感值為1520mH。通常呢，模擬濾波器大致有這么幾種：/嚴(yán) J |iI , 應(yīng)用最多的當(dāng)數(shù) LC濾波器，其次是陶瓷濾波器，再次是聲表面波濾波器， 還有晶體濾波器、腔體濾波器、螺旋濾波器等等。=7 丿 ”' | -弋-|LC濾波器通常的應(yīng)用范圍可以是小于1G,做的岀色的可以做到3G,那需要特殊的材料和工藝以及經(jīng)驗，實際上我們自己在通常情況下

14、，能夠做到 100M就不錯了。 2300M以上一般都已經(jīng)需要使用印制線來作為電感。 而帶寬通常在 530%,做得好的可以做到 160%.插損一般為212d B.阻帶抑制一般可以做到450dB,好的為780dB.國內(nèi)做得好的當(dāng)數(shù) 13所和總參57所上海分所。陶瓷濾波器，通常只能做到 30M以下。一般來講，6M以上都要用諧波來做。 帶寬可以做到千分之幾到百分之幾。插損通常在210個dB,阻帶抑制一般為 4070d B.其主要問題是不好匹配。因其輸入輸岀阻抗多為幾百 歐姆，難以做到五十歐姆。Xj 聲表面波濾波器，通常為幾M到兩百M，帶寬為千分之幾到百分之二十，插損通常為20dB左右，現(xiàn)在寬帶的做得好也有幾個dB的。阻帶抑制一般為 4055dB,匹配也是問題。 優(yōu)點是矩形系數(shù)小和體積小。晶體濾波器，通常因其帶寬