原创 各种模拟滤波器的特性比较

2007-4-29 21:37 5989 11 12 分类: 模拟

滤波器就是为了从一堆信号中,把自己想得到的信号分离出来。如AD/DA变换器的前置或后置滤波器。而滤波器的各种逼近方式都是为了更好的接近理想情况。下面分别从截止特性和相位特性等方面分析滤波器的选型,其实各种滤波器的书中也会有相似的内容。


一般而言,滤波器会产生一个和频率有关的相位偏移。如果相位与频率的变化关系是线性的,那么滤波器仅仅会使信号延时一个常数量。在后续处理时,只要知道固定的延时时间,补回去就可以得到真实情况。然而,如果相位的变化是非线性的,那么对非正弦信号会产生严重的相位失真。这就意味着经滤波器得到的信号与真实情况有偏差。一般而言,过渡带幅度特性越陡峭,这个失真就越严重。


巴特沃思
设计之初不知道哪种好时,一般选用巴特沃思。因为这种滤波器通带阻带内特性最为平坦,截止特性和相位特性都不错,对构成滤波器的器件要求也不严格,易于得到符合设计值的特性。


切比雪夫
通带内有等波纹起伏,截止特性特别好,但相位特性和群延时特性不太好。如果对衰减特性较高,且相位要求不严的情况下,可以选取切比雪夫型滤波器。


贝塞尔 
通带内延时特性最平坦,因而这种滤波器能够无失真的传送诸如方波、三角波等频谱很宽的信号。但其截止特性相当差。


逆切比雪夫(巴特沃思-切比雪夫)
阻带内有零点(陷波点)。由于椭圆形比它能得到更好的截止特性,因而它不太使用。


椭圆函数(联立切比雪夫)
阻带内有零点。切比雪夫的特性曲线仅在通带内有起伏,而逆切比雪夫的特性曲线仅在阻带内有起伏。截止特性比其他滤波器都好,但对器件要求严。如果只对衰减特性有要求,可以选取椭圆滤波器。


高斯
常用于决定频谱分析仪带宽的滤波器中。高斯型在特性上与贝塞尔型非常相似,但高斯型滤波器的群延迟特性不如贝塞尔滤波器的群延迟特性平坦。贝塞尔在进入阻带区以后才开始迅速趋近于零值的,而高斯型滤波器的延时特性曲线则是在通带内就开始缓慢变化,并且趋近于零值的速度较慢。此外,截止特性也不好。


相位等波纹  通带内的相位是等波纹变化的。


勒让德  截止特性比巴特沃思好,并且可以用小的器件值来实现。


相比较而言,巴特沃思型滤波器的特点是通带内比较平坦;切比雪夫型滤波器的特点是通带内有等波纹起伏;逆切比雪夫型滤波器的特点是阻带内有等波纹起伏;而椭圆函数型滤波器的特点是通带内和阻带内都有等波纹起伏。如果滤波器特性中有起伏,滤波器的衰减特性截止区就比较陡峭,相位失真就越严重。贝塞尔型滤波器的衰减特性很差,它的阻带衰减非常缓慢。但是,这种滤波器的相位特性好,因而对于要求输出信号波形不能失真的场合非常有用。


设计滤波器时要综合考虑截止特性和相位失真的要求。截止特性好的,相位失真就严重。两者不可兼得。下面以截止特性好和相位失真程度大进行排序(两者一致)。


椭圆<切比雪夫<巴特沃思<贝塞尔

文章评论1条评论)

登录后参与讨论

用户1439614 2007-11-12 14:57

说实的,看了这么多资料,越看感觉自己懂的越少,心里越虚,但到晚上临睡前,再想一想,一天的收获,心里又很充实,知道我又学到了东西!

相关推荐阅读
用户1631176 2007-08-27 22:37
由“单片机AD分辨率扩展方法”的文章想到的
单片机扩展如AD功能,才能使其仍具有极大的生命力。以前用过自带16位AD的单片机,也开发过DSP的项目,外部扩展一片16位AD。都是考虑在选用器件上提高AD精度,从没想过扩展微处理器精度的方法。看了《...
用户1631176 2007-07-09 18:33
从运算速度角度选择DSP型号
DSP广泛应用于通信、语音、雷达、仪器仪表等领域。针对不同应用,市场上有许多型号的DSP产品。以TI的产品为例,从用途上分,有C2000系列定点DSP,因为集成了大量外设资源,更多地用于控制领域;C5...
用户1631176 2007-07-09 18:30
基于Labview的幅值和相位差测量
比较两个正弦信号的幅值和相位差广泛应用于对比测试中,如与标准信号进行标定、滤波前后信号的比对、互感器的输出等方面。时域波形可以依靠示波器观察,幅值和相位信息需要频谱分析仪测定,但其仅能对一路信号进行测...
用户1631176 2007-06-23 21:46
静电放电的影响和预防
芯片在正常使用时,有时会莫名其妙的坏掉,分析其原因很大程度上是由于人为造成的静电放电损害了芯片。在冬天尤其明显,建议触摸芯片前先摸摸铁放下电,其实有时我的鼠标都会死掉。:)为减少这种情况,焊接印制板、...
用户1631176 2007-06-23 21:44
电容在滤波中的应用
电容和电阻是电路中最常用的,实现滤波、LC振荡、积分、储能等功能的电路中都需要电容。实际的电容还会显示电感和电阻分量,市场有无阻电感和电容实际上就是电阻分量较少。电感分量的存在,使得实际电路中电容的成...
用户1631176 2007-06-15 21:27
关于噪声的特征、测量和处理
在电信号产生和传输过程中,容易受到寄生、杂散电容或电感产生的电磁干扰。这种对有用信号干扰的扰动信号就是噪声,常用信噪比(SNR)来表征。测试噪声常用示波器观察,容易观察出时域的电压噪声。对产品而言,但...
我要评论
1
11
关闭 站长推荐上一条 /2 下一条