濾波器是一種選頻裝置,可以使信號中特定的頻率成分通過(guò),而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用,可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。換句話(huà)說(shuō),凡是可以使信號中特定的頻率成分通過(guò),而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統都稱(chēng)之為濾波器。濾波器,是對波進(jìn)行過(guò)濾的器件。“波”是一個(gè)非常廣泛的物理概念,在電子技術(shù)領(lǐng)域,“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時(shí)間起伏變化的過(guò)程。該過(guò)程通過(guò)各類(lèi)傳感器的作用,被轉換為電壓或電流的時(shí)間函數,稱(chēng)之為各種物理量的時(shí)間波形,或者稱(chēng)之為信號。因為自變量時(shí)間是連續取值的,所以稱(chēng)之為連續時(shí)間信號,又習慣地稱(chēng)之為模擬信號。
濾波是信號處理中的一個(gè)重要概念,在直流穩壓電源中濾波電路的作用是盡可能減小脈動(dòng)的直流電壓中的交流成分,保留其直流成分,使輸出電壓紋波系數降低,波形變得比較平滑。
濾波器的主要特性指標:
1、特征頻率:
?、偻◣Ы仡lfp=wp/(2p)為通帶與過(guò)渡帶邊界點(diǎn)的頻率,在該點(diǎn)信號增益下降到一個(gè)人為規定的下限;
?、谧鑾Ы仡lfr=wr/(2p)為阻帶與過(guò)渡帶邊界點(diǎn)的頻率,在該點(diǎn)信號衰耗下降到一人為規定的下限;
?、坜D折頻率fc=wc/(2p)為信號功率衰減到1/2(約3dB)時(shí)的頻率,在很多情況下,常以fc作為通帶或阻帶截頻;
?、芄逃蓄l率f0=w0/(2p)為電路沒(méi)有損耗時(shí),濾波器的諧振頻率,復雜電路往往有多個(gè)固有頻率。
2、增益與衰耗:
濾波器在通帶內的增益并非常數。
?、賹Φ屯V波器通帶增益Kp一般指w=0時(shí)的增益;高通指w→∞時(shí)的增益;帶通則指中心頻率處的增益;
?、趯ё铻V波器,應給出阻帶衰耗,衰耗定義為增益的倒數;
?、弁◣г鲆孀兓俊鱇p指通帶內各點(diǎn)增益的最大變化量,如果△Kp以dB為單位,則指增益dB值的變化量。
3、阻尼系數與品質(zhì)因數:
阻尼系數是表征濾波器對角頻率為w0信號的阻尼作用,是濾波器中表示能量衰耗的一項指標。
阻尼系數的倒數稱(chēng)為品質(zhì)因數,是帶通與帶阻濾波器頻率選擇特性的一個(gè)重要指標,Q= w0/△w。式中的△w為帶通或帶阻濾波器的3dB帶寬,w0為中心頻率,在很多情況下中心頻率與固有頻率相等。
4、靈敏度:
濾波電路由許多元件構成,每個(gè)元件參數值的變化都會(huì )影響濾波器的性能。濾波器某一性能指標y對某一元件參數x變化的靈敏度記作Sxy,定義為:Sxy=(dy/y)/(dx/x)。
該靈敏度與測量?jì)x器或電路系統靈敏度不是一個(gè)概念,該靈敏度越小,標志著(zhù)電路容錯能力越強,穩定性也越高。