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  • 简单二阶滤波器截止频率的计算

    万次阅读 多人点赞 2018-07-25 00:04:04
    最近刚好学习到这了,而我在网上查资料时候却非常难找,不少资料讲解不够详细,所以经过我努力也为了为大家做点贡献想法,以自己见解写下这篇文章。废话不多说,先从一阶滤波器讲起。...所以电压随频率的增...

    最近刚好学习到这了,而我在网上查资料的时候却非常难找,不少资料讲解不够详细,所以经过我努力也为了为大家做点贡献的想法,以自己的见解写下这篇文章。废话不多说,先从一阶滤波器讲起。

    一阶低通滤波器:

    这个电路我想大家都非常的了解,但我还是将公式推导一下

    由输入电压Vi是电阻电压和电容电压的和,输出电压Vo是电容电压,所以

       

    令Wo=1/RC

     

     

     

     

    所以电压随频率的增加而减少

    由截止频率时电压系数N=1/(2)0.5=0.707

    即(w/w0) =1  

    截止频率w=w0

    通过我们通过计算1/RC的值,便能计算出截止频率。当然高通滤波器也是如此,只要将输出电压换成电阻电压就行了。

    接下来我们来计算二阶低通滤波器,从最简单的开始:

    这是自己画的电路:

    先计算后两级的等效电阻

    计算公式

    再计算电压比

    通过

             和              

    最终得到

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  • 在本文中,我们将查看二阶滤波器的奈奎斯特图。二阶过滤器当我说“二阶”滤波器时,我指的是使用电感 - 电容(LC)谐振或放大器的滤波器,以产生真正的二阶传递函数。您可以通过级联两个一阶无源滤波器来实现两极频率...

    在之前的文章中,我介绍了奈奎斯特图,然后我们通过检查奈奎斯特曲线和截止频率与一阶无源滤波器之间的关系,更详细地探索了这些类型的图。在本文中,我们将查看二阶滤波器的奈奎斯特图。

    二阶过滤器

    当我说“二阶”滤波器时,我指的是使用电感 - 电容(LC)谐振或放大器的滤波器,以产生真正的二阶传递函数。您可以通过级联两个一阶无源滤波器来实现两极频率响应,但是得到的电路没有复共轭极点,因此传输函数无法优化,因为Q因子始终为0.5。相比之下,设计人员可以控制基于谐振或放大器的二阶滤波器的Q因子,使其有利于平坦通带,线性相位响应或快速通带到阻带转换。

    本文中的信息一般适用于二阶滤波器,但在我撰写本文时,我想到的电路是下面显示的RLC二阶低通滤波器。

    c04441a96bfc8d4e825f78c8f9691b2d.png

    该滤波器的截止频率由电容器和电感器的值决定,Q因子可以通过改变电阻器的值来改变。当你与Nyquist图的工作,需要记住的是截止频率(很重要的ω Ø二阶滤波器)是不是一定-3dB频率。在增益ω ö可以是-3分贝,比-3 dB的降低,或小于-3分贝根据过滤器的Q因子大。

    奈奎斯特图中的象限

    您可能会注意到关于二阶奈奎斯特图的第一件事是它延伸到复平面的左下象限。例如:

    cea85a6fd00f94edda983cb7ff2e851a.png

    请注意,本文中显示的所有图都不包含负频率。

    由于曲线延伸到左下象限但不进入左上象限,我们立即知道它代表二阶滤波器。为什么?那么,负虚轴对应于-90°的相移,如果奈奎斯特迹线穿过该轴并延伸到左下象限,则滤波器必须具有多个极点,因为您只能获得-90°的相位每极移位。它不能有三个极点,因为角度不会超过-180°(对应于负实轴)。你可以看到曲线在接近原点时倾向于-180°,正如随着频率向无穷大增加,两极滤波器的相移渐近接近-180°。

    二阶滤波器的截止频率

    与一阶奈奎斯特图一样,二阶滤波器的奈奎斯特图不会给出截止频率。然而,与一阶情况相比,我们无法通过在曲线上寻找幅度响应为1/√2的点来找到一般的截止频率位置。这是因为(如上所述)在增益ω Ó由电路的Q因子的影响。然而,无论Q如何,相移在截止频率下始终为-90°。因此,对于二阶低通滤波器,截止频率对应于奈奎斯特曲线与负虚轴相交的点。

    87e33e6047c489ff87f020e7d88aa43b.png

    关于本文后续内容请打开下面链接查看:

    https://www.eetoday.com/application/control/93860.html

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  • 二阶有源滤波器设计

    万次阅读 多人点赞 2018-10-31 17:21:31
    我们从中可以看出其通带截止频率为 有其品质因子为0.372。 我们根据上图得到二阶无源低通滤波器的品质因子只有0.372,如果希望Q大于0.5,就需要在ω=ωo附近增大幅度响应。 实现这个目的的一种方法就是增加一...

    1引入

    为什么要用有源二阶滤波器?

    (1)从有源来说

    对于无源二阶低通滤波器:

    其幅頻方程为:

    我们从中可以看出其通带截止频率为

    有其品质因子为0.372。

    我们根据上图得到二阶无源低通滤波器的品质因子只有0.372,如果希望Q大于0.5,就需要在ω=ωo附近增大幅度响应。

    实现这个目的的一种方法就是增加一个可控的正反馈控制量,这种反馈仅仅在ω=ωo附近奏效,参见下图:

    对于ω/ωo<<1,C1的阻抗太大而无法反馈太多信号

    对于ω/ωo>>1,C2产生的短路使得uo太小而无法起作用;

    对于ω/ωo=1附近存在正反馈,可以通过改变Aup来进行调整,以获得要求的峰值。

    (2)从二阶来说

    我们可以看一下有源二阶滤波器和一阶有源低通滤波器的对数幅频响应特性图:

    我们理想的特性是:当时输入信号频率大于通带截止频率时,放大倍数立刻降为0。但是,实际情况很难达到这样的情况。上图中的红线是一阶低通有源滤波电路,蓝线是二阶低通有源滤波电路。可以明显看到,二阶的更加接近理想特性曲线。在截止区,放大倍数下降的更快一些。

    2介绍

    任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。

    二阶有源滤波器主要分为两种:

    压控电源型(VCVS)——同相输入,输入阻抗很高,输出阻抗很低,滤波器相当于一个电压源,故称电压控制电压源电路。其优点是电路性能稳定、增益容易调节。

    无限增益多路反馈型(MFB)——运放为反相输入,输出端通过C2R3形成两条反馈支路。其优点是电路有倒相作用,使用元件较少,但增益调节对其性能参数会有影响,故应用范围比VCVS电路要小。

     

    3、设计方法

    (1)品质因子Q的选择

    • Q=0.707,构成巴特沃思滤波器(常用) 
    • Q=1/√3=0.577 ,构成贝塞尔滤波器。
    • Q=1,切比雪夫滤波器。

    (2)元器件的选择

    在滤波器设计时,通常给定的设计指标:     截止频率fo、通带内增益Aup及滤波器品质因数Q(二阶通常取0.707)。仅有fo、Aup、Q这三个值求电路中所有的的RC值是相当困难的。比如我们要设计一个二阶压控低通滤波器,则有以下方程:

    需先确定一个或几个元件值,再解方程,这是很繁琐的工作,为设计方法,引入查表法,实现快速设计。

    4、例

    (1)二阶有源压控低通滤波器

    Q=0.707

    Aup=1,R1=R2=R

    C1=2QC,C2=C/2Q

    CC:0.001µ~0.1µ

    RC=R1+R2

    RcCc防止振荡

    巴特沃斯低通滤波器可用如下振幅的平方对频率的公式表示:

    e是常数参数

    2步骤

     

    (1)分析通带截止频率和阻带起始频率

    截止频率是指一个系统的输出信号能量开始大幅下降(在带阻滤波器中为大幅上升)的边界频率。

    理想滤波器矩形系数是1,但是实际上是达不到的,所以就会存在一个过度频带。所以也就存在了通带截止频率和阻带起止频率。什么是通带截止频率和阻带截止频率

    (2)分析通带最大衰减和阻带最小衰减

     

    )计算巴特沃斯数字滤波器的阶数N和3dB截止频率wc。 

     

     

     

    参考文献:

    https://wenku.baidu.com/view/61ce6b2cb8f67c1cfad6b8ef.html

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  • 滤波器截止频率为: 滤波器增益为: ,当Av≤2时稳定。 二阶反向滤波器 电路图 参数计算 滤波器截止频率为: 滤波器增益为: 输入阻抗:Ri>10(R3+R1//R2) 此电路有倒相作用,同相端可接Rp。 ...

    二阶同相滤波器

    电路图

    在这里插入图片描述

    参数计算

    滤波器截止频率为:在这里插入图片描述
    滤波器增益为:
    在这里插入图片描述

    ,当Av≤2时稳定。

    二阶反向滤波器

    电路图

    在这里插入图片描述

    参数计算

    滤波器截止频率为:
    在这里插入图片描述

    滤波器增益为:
    在这里插入图片描述

    输入阻抗:Ri>10(R3+R1//R2)
    此电路有倒相作用,同相端可接Rp。

    方案二

    参考:https://wenku.baidu.com/view/563e20ea1b37f111f18583d049649b6648d709f4.html
    在这里插入图片描述

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  • 设计任务与要求 1. 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路; 2. 截止频率fc=100Hz 3. 增益AV=5:;
  • 使用模糊隶属函数与决策函数计算待诊断电路与每一种电路状态的整体隶属度,从而实现二阶带通滤波器的故障诊断。实验结果表明:该文的故障特征 提取方法在构建滤波器故障样本时具有简单快捷的优势,模糊隶属度能够...
  • 二阶带通滤波器电路设计

    千次阅读 2020-05-27 21:42:40
    假设输入信号幅度在0.1Vpp以内,要求通带增益为0dB,3dB截止频率分别为20Hz~20kHz,通道增益要求平坦,电路负载为1kΩ。根据上述要求设计出该电路,并对该电路幅频特性进行仿真。 实验具体要求如下: (1)设计...
  • 二阶低通滤波电路由模拟乘法器、电流反馈运算放大器、可编程电阻网络及电容构成,充分利用了模拟乘法器和电流反馈运算放大器优点,并通过主控电路调节数模转换电路输出电压和低通滤波电路可编程电阻网络值,...
  • 所谓低通滤波器,顾名思义是指允许低频率的信号通过,而抑制高频率的信号的部件,理想的滤波器是不可能实现的。...本文讲述了如何利用传递函数计算截止频率的方法,和设计一阶、二阶、高阶低通滤波器的方法。
  • 设计二阶低通滤波器,电源电压± 5V,要求完成下面的技术指标: a. 滤波器的截止频率fH ≤100HZ; b. 通带电压增益Au ≥ 1 ;
  • 截止频率为14Hz一阶RC和二阶RC滤波器幅频相频特性及阶跃响应
  • 自己的电压跟随低通滤波器和无限增益低通滤波器的计算器,能计算的截止频率和品质因数,电路一目了然
  • 二阶有源低通滤波器

    2019-04-06 22:50:05
    滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号电子装置,常用于信号...它功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过,而对其他频率信号有抑制作用,有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。
  • 设计一个二阶压控低通滤波器,要求通带增益为2,截止频率为2 kHz,可以选择0.01电容器,阻值尽量接近实际计算值。电路设计完后,画出频率响应曲线,并采用Multisim软件进行仿真分
  • 一、二阶压控电压源低通滤波器(赛伦-凯电路/二阶正相低通滤波器)...原因:引入反馈,使输出电压在高频段迅速下降,但在截止频率范围内不要降太多。 1、电流分析法: 这个是典型同相放大器,因此其为: 放大...
  • 截止频率 ④品质因数 品质因数表征是幅频响应中超调量,当 时,在 处无超调;当 时,会出现超调,且Q越大,超调越明显。 另外,为使滤波器稳定而不产生自激振荡,必须满足 即 这样传递函数...
  • 一阶RC滤波器的截止频率等于1/2*pi*RC.,R,C,L串联可以搭建二阶带通滤波器等等。 在电子系统里滤波器是很见的组成部分,可以通过R,L,C的搭配组成各种滤波电路。一阶RC滤波器的截止频率等于1/2*pi*RC.,R,C,L串联...
  • 二阶的自己还会根据截止频率fc计算R、C,自己设定参数,但四阶就不会算,所以用filterpro(不能设计无源)设计有源的滤波器,自己设计无源,再用Multisim仿真。 题目如下: 1. 用Multisim设计一个截止频率fc=10...
  • 滤波器的使用与设计

    2020-08-03 13:08:04
    在电子系统里滤波器是很见的组成部分,可以通过R,L,C的搭配组成各种滤波电路。一阶RC滤波器的截止频率等于1/2*pi*RC.,R,C,L串联可以搭建二阶带通滤波器等等。
  • 跟2个电容取值很大关系,传递函数需要好好推导一下,包括放大倍数,截止频率,相位偏移。 修改电容后,相位偏移减小,如下, 转载于:https://www.cnblogs.com/mored/archive/2013/04/04/299982...
  • 该系统可通过键盘设置滤波器的种类、截止频率和Q值,低通、高通滤波器截止频率以及带通、带阻滤波器中心频率可预置范围为100Hz~50kHz,Q值范围为0.5~5。系统采用矩阵键盘和LCD液晶显示,人机交互界面友好。
  • 此有源高通滤波器的截止频率fc=100Hz,R1与R2之比和C1与C2之比,可以是各种值。如选择R1=R2和C1=C2,以及选择R1=2R2和C1=2C2都可以。  2.1MHz高通滤波器 如图所示为1MHz高通滤波器。此电路是利用带宽为...
  • 介绍了一种用FPGA实现可编程IIR型滤波器,该滤波器二阶基本节为核心,通过改变二阶基本节系数来改变滤波器滤波模型及截止频率。嵌入式计算机把系数写入滤波器实现低通、高通、带通及带阻滤波。该滤波器在应变...
  • 鉴于大家目前对滤波器设计软件比较陌生状况,这里介绍一下关于滤波器设计软件使用。由于filter solutions 注册码...设计一个二阶低通滤波器截止频率为fo=400Hz,Q=0.7。 【设计步骤】 启动Filter Wiz Pro...
  • 为了进一步改善低通滤波器的频率... [例] 设计一个四阶巴特沃思低通滤波器,要求截止频率为fc=lkHz。 解 先设计四阶巴特沃思低通滤波器的传递函数,用两个二阶巴特沃思低通滤波器构成一个四阶巴特沃思低通滤波器,
  • 摘要:基于开关电容滤波器的原理,提出了一种采用MAX263的新弄程控滤波器的设计。该滤波器可设置为低通或高通模式,截止频率及增益均由程序控制。整个系统设计结构简单,经过实际测试具有良好效果。  1 引言  在...
  • 二阶带通滤波

    2018-08-12 08:42:24
    上限截止频率和下限截止频率可以非常近,具有非常很强频率选择性。令C1=C2=C,Req是R1和R2并联值。品质因数Q等于中心频率除以带宽,Q = fC/BW。由式可以看出可以通过让R3值远大于Req来获得大Q值  Q值...

空空如也

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二阶滤波器的截止频率