低通濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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- 1 低通濾波器的介紹與設(shè)計(jì)要求
1.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)
熟練地應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行低通濾波器的設(shè)計(jì)仿真，掌握低通濾波器的設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用，成功地完成低通濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，將所學(xué)的理論知識(shí)化為實(shí)際應(yīng)用。
1.2 設(shè)計(jì)的要求
低通濾波器是容許低于截止頻率的信號(hào)通過(guò)， 但高于截止頻率的信號(hào)不能通過(guò)的電子濾波裝置[1]。
設(shè)計(jì)出參數(shù)接近理想低通濾波器的低通濾波器，即通帶比較平緩，過(guò)渡帶很窄，阻帶內(nèi)幅值接近為零。下圖為一般低通濾波器的幅頻特性曲線圖。
理想的濾波電路通帶內(nèi)具有最大幅值和線性相移，阻帶內(nèi)幅值為零，但是實(shí)際濾波電路往往難以達(dá)到理想特性，設(shè)計(jì)時(shí)只能根據(jù)具體需要，尋求最佳方案，得到近似理想的濾波電路。濾波器可以分為模擬和數(shù)字濾波器，模擬濾波器又可以分為無(wú)源和有源兩種。
低通濾波器主要有模擬和數(shù)字低通濾波器、有源低通濾波器和無(wú)源低通濾波器、巴特沃斯型低通濾波器和切比雪夫型濾波器及橢圓低通濾波器等。無(wú)源低通濾波器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶負(fù)載能力差。對(duì)于直流信號(hào)，負(fù)載開(kāi)路時(shí)，信號(hào)將無(wú)衰減的輸出；但外電路有負(fù)載時(shí)，信號(hào)將會(huì)被衰減。有源低通濾波器有著極高的輸入阻抗和極低的輸出阻抗，可直接進(jìn)行級(jí)聯(lián)，不需進(jìn)行阻抗匹配。同時(shí)，有源低通濾波器電路還可以進(jìn)行增益調(diào)整，通過(guò)調(diào)節(jié)橋臂電阻，可補(bǔ)償電路中的增益衰減。電路對(duì)直流信號(hào)及低頻信號(hào)幾乎無(wú)增益衰減。
一個(gè)濾波器是用一組輸入輸出對(duì)兒或激勵(lì)一響應(yīng)對(duì)兒表征的系統(tǒng)。濾波器的性能用一些參數(shù)來(lái)表征，最常用的技術(shù)參數(shù)是頻率響應(yīng)，稱(chēng)傳遞函數(shù)。根據(jù)傳遞函數(shù)的形式，比較普遍的濾波器有巴特沃斯濾波、切比雪夫?yàn)V波和橢圓濾波等。圖1為3種濾波器的幅頻特性的比較。
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