培訓(xùn)2011竟賽講座濾波器

濾波器的概念從放大器的頻響說起------三極管極間電容Cb’b,Cb’c對頻響的影響濾波器的用途------從信息的角度看電路功能,信號與頻帶寬度濾波的物理過程------儲能元件能量不能突變,造成信號傳輸延時------開關(guān)電容濾波器------數(shù)字濾波器四種功能類型的濾波器濾波的數(shù)學(xué)描述用于描述濾波器性能的傳遞函數(shù)類型關(guān)于濾波器的一些問題2k

-2k k

-1

0K

(c

w

2k

+

cw

2k

-2

++

c

)d

w

2k

+

d

w+ +

dA(

f

),

A2

(

f

)二,

用函數(shù)逼近:A2

(

f

)=

k k

-1

0

該逼近函數(shù)不是唯一的,也是比較困難的一步.三,求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)G(s):濾波器設(shè)計包括分析與綜合兩方面:綜合:w

2

=-s2G(s)

G(

-s)

=A2

(

f

)四,電子電路實(shí)現(xiàn):將G(s)表示為一階函數(shù)和二階函數(shù)的乘積,用一,二階級聯(lián)濾波器實(shí)現(xiàn)NG(s)

=

Gi

(s)i=1五,按上述步驟設(shè)計出低通原型濾波器,各種濾波器都可以由低通原型濾波器變換而來.分析:對現(xiàn)有的濾波器電路系統(tǒng),采用電路定律和一,提出濾波器的工程性能要求,即頻率特性:信號與系統(tǒng)的方法,求出其傳遞函數(shù)A(s)電路分析的方法,是根據(jù)已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù),列寫變量的微分方程,通過拉氏變換法求出A(s)信號系統(tǒng)的方法,是獲取系統(tǒng)外部的輸入輸出(通過測量),經(jīng)過計算求得A(s),由A(s)

求得頻率特性A(s)→A(jω)→幅頻特性│A(jω)│,相頻特性φ(ω)或利用頻率特性測試的方法測得A(jω),(幅頻和相頻特性))濾波器電路的性能描述與分析電路的濾波性能描述與分析一階和二階濾波器及其傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)中的參數(shù)與濾波器性能的關(guān)系濾波器設(shè)計方法與步驟濾波器設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)狀傳統(tǒng)的設(shè)計方法一些新的設(shè)計方法計算機(jī)---新的設(shè)計工具改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法傳統(tǒng)設(shè)計方法與步驟描述濾波器性能的技術(shù)指標(biāo)濾波器性能用頻率特性,即幅頻相頻特性描述由幅頻函數(shù)可得到對濾波器技術(shù)指標(biāo)的要求:幅度限制幅度容差幅度紋波容差衰減限度增益限度濾波器

幅頻特性的指標(biāo)設(shè)計一個模擬濾波器的步驟:生成滿足要求的傳遞函數(shù)將傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為電路

電路元器件對濾波器性能函數(shù)逼進(jìn):電路實(shí)現(xiàn):性能分析:的影響性能測試與調(diào)整選擇逼近函數(shù)幾種常用的逼近函數(shù)巴特沃思切比雪夫橢圓貝塞爾其他的一些”過渡逼近”逼近函數(shù)1

3111322)2nsw

wCA(

f

)

=1+(A2

(

f

)

=1+(

w

)6s3,4

=

2

–

j

25,6

=-–

jwC由幅度平方函數(shù)求傳遞函數(shù):1H(s)H(-s)=濾波器的幅頻特性可用函數(shù)逼近巴特沃思逼近函數(shù):1三階巴特沃思函數(shù):巴特沃思逼近函數(shù)所有極點(diǎn)分布于園上傳遞函數(shù)由左半平面內(nèi)的極點(diǎn)組成:H(s)=s3

+

2s2

+

2s

+11-s66個極點(diǎn)為:s1,2

=

–12

2;)kC

a

wwA2

(

f

)

=1+

e

C

(切比雪夫多項式:不同的逼近函數(shù)的零極點(diǎn)結(jié)構(gòu)及所描述的頻率特性的特點(diǎn)頻率特性曲線能滿足濾波器技術(shù)指標(biāo)要求的逼近函數(shù)有無數(shù)種,各有特點(diǎn).上述逼近函數(shù),在滿足濾波器的幅頻特性約束下,各有特點(diǎn),但濾波器要考慮幅頻,相頻,時間響應(yīng)

(峰值過沖,上升時間,穩(wěn)定時間)等多種指標(biāo)一般地,橢圓逼近階數(shù)最低,元件最少.有時,也可增加階數(shù),而降低對元件精度的要求.又如,貝塞爾濾波器有線性相位特性,被用作數(shù)字技術(shù)中的抗混迭濾波.將濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為逼近函數(shù)中的參數(shù)選定逼近函數(shù)類型和階數(shù)后,即意味著確定了一組多項式的系數(shù).這些系數(shù)可通過查表獲得.A0A0D(s)G(s)

=G(s)

=B

+

B

s

+

B

s2

++Bsk0

1

2

k將高階分成為一階和二階的級聯(lián)來實(shí)現(xiàn)10a

s2

+

a

s

+

aA(s)=

2

1

0

s2

+

b

s