滤波器专业知识

1.什么是滤波器

• 滤波器的种类很多,分类方法也不同。

• 1.从功能上分;低、带、高、带阻。

• 2.从实现方法上分:FIR、IIR

• 3.从设计方法上来分:Chebyshev(切比雪夫),Butterworth(巴特沃斯)

• 4.从处理信号分:经典滤波器、现代滤波器

• 等等。

·滤波器与漏电流

电网滤波器漏电流定义为:在额定交流电压下滤波器外壳到交流进线任应一端的电流,如果滤波器的所有端口与外壳之间是完全绝缘的,则漏电流的值主要取决于共模电容CY的漏电流,即主要取决于CY的容量。由于滤波器漏电流的大小,设计到人身安全,国际上各国对插都有严格的标准规定。对于是20V/50Hz交流电网供电,一般要求噪声滤波器的漏电流小于1mA。

·滤波器与试验电压

对于交流电网噪声滤波器,试验电压分为两种:一种是加在交流进线两端,即线—线试验电压。若电感线圈及引线是良好的,它取决于电容器CX的耐压。另一种是加在交流进线任一端与机壳地之间,即线—地试验电压。它取决于CX的耐压。

漏电流和试验电压对是噪声滤波器的安全性能参数,是滤波器中电感线圈、绝缘和电容器CX、CY安全性能的具体体现,并且与设备及人身安全紧密相关。因此在电网噪声滤波器的设计、生产和使用中,都要加以重视,把这些技术参数的认证和检验放在首位。

[7] 滤波器的技术参数及正确使用

(1)插入损耗是噪声滤波器的重要技术参数之一,在设计和选用时应予主要考虑。在滤波器的安全常规电气性能、环境及机械条件都满足要求时,应尽量选择插入损耗值大些。

插入损耗的定义如图3所示,当没接滤波器时,信号源输出电压为V点,当滤波器接入后,在滤波器的输出端测得信号源的电压为V2。若信号源输出阻抗与接收机输入阻抗相等,都是50Ω,则滤波器的插入损耗为:

IL=20log(V1/V2)

因为电源噪声滤波器能衰减共模噪声和差模噪声,所以它即有共模插入损耗,和差模插入损耗。

但在实际选用滤波器时,应注意产品手册给出的插入损耗曲线,都是按照标准规定,在其输入和输出阻抗都为50Ω条件下测得的。因为实际的滤波器两端阻抗不一定在全频率范围内是不是50Ω,所以它对EMI信号的衰减,并不等于产品手册中给出的插入损耗值。特别当使用安装不当时,还会远远小于标准给定的插入损耗值。

(2)电源噪声滤波器是一种具有互易性的无源网络。在实际应用中为使它有效地抑制噪声应合理配接。按图4所示组合来选择滤波器的网络结构和参考,才能得到较好的EMI抑制效果。

当滤波器的输出阻抗与负载阻抗不相等时,在此端口上会产生反射,两个阻抗相差越大,端口产生的反射也越大。当滤波器两端阻抗都与外部阻抗不相等时,则EMI信号将在其输入和输出端产生反射。这时电源滤波器对电磁干扰噪声的衰减,就与滤波器固有的插入损耗和反射损耗有关,可利用这点更有效地抑制电磁干扰噪声。在实际设计和选择使用EMI滤波器时,要注意滤波器阻抗的正确连接,以造成尽可能大的反射,使滤波器在很宽的频率范围内造成较大的阻抗失配,从而得到更好的电磁干扰抑制性能。

(3)在电源滤波器的实际应用中,要求其外壳与系统地之间有良好的电气连接,且应使地线尽可能短,因为过长的接地线会加大接地电阻和电感,而严重削减滤波器的共模抑制能力,同时也会产生公共接地阻抗耦合的问题。如图5所示,接地线过长,则滤波器输入和输出之间的公共耦合阻抗Zg也会过大,负载上电压为:

Vo=Vz+Vg=Vz+(Ii-Io)Zg –(2)

式中:Ii为滤波器交流输入电路的噪声电流。

Io为滤波器输出电路的噪声电流。

2.滤波器的工作原理是怎样的

从电气工程上,所有的元件可以归纳为三类最基本的元件,即电阻,电感和电容.电阻的阻值与交流电的频率无关.电感的阻值(称为感抗)Xl=2πfL,即与交流电的频率成正比.频率越高,感抗越大.电容元件则与电感元件相反,它的容抗Xc=1/2πfC,即与交流电频率反比.因此,电气工程上,常利用LC元件对不同频率交流电量的电抗不同,对交流电量进行分流,称为滤波.按不同功能,滤波器通常分三类:低通,高通,带通.它们在电气电路及电子电路中都有着广泛的应用.最简单和最典型的一个例子就是我们常用的直流稳压电源中,整流电路后面接入的电容,就是为了减小交流脉动而设置的.它是一个低通滤波器。

3.滤波电抗器和滤波器的工作原理和选型

滤波电抗器的原理交流电经半波或全波整流后,其波形起伏变化很大,对于一些要求较高的场合,这样的电源是没法使用的。

交流电流经电感线圈时,线圈会产生自感电动势,此电动势会随着电流波形的变化而变化,并总是要阻止原电动势的增大或减小,输入电流增大时,自感电动势会阻止电流增大,输入电流减小时,自感电动势会阻止电流减小,从而达到减小波形的起伏的作用。感抗等于电感和频率的积,当电流频率高到一定程度时,感抗就很大了,这样对于高频率交流电来说,电感就想当于是开路的,这样可以在电路中起到一个阻隔高频的作用,而让直流电流和低频的电流通过,也就是可以滤掉高频波。

滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。

主要作用是:让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的衰减。 滤波器一般有两个端口,一个输入信号、一个输出信号利用这个特性可以选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波,而得到一个特定频率的正弦波。

滤波器是由电感器和电容器构成的网路,可使混合的交直流电流分开。电源整流器中,即借助此网路滤净脉动直流中的涟波,而获得比较纯净的直流输出。

最基本的滤波器,是由一个电容器和一个电感器构成,称为L型滤波。所有各型的滤波器,都是集合L型单节滤波器而成。

基本单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成,串联臂为电感器,并联臂为电容器。在电源及声频电路中之滤波器,最通用者为L型及π型两种。

滤波器选取几种低通原型滤波器是现代网络综合法设计滤波器的基础,各种低通、高通、带通、带阻滤波器大都是根据此特性推导出来的。正因如此,才使得滤波器的设计得以简化,精度得以提高。

理想的低通滤波器应该能使所有低于截止频率的信号无损通过,而所有高于截止频率的信号都应该被无限的衰减,从而在幅频特性曲线上呈现矩形,故而也称为矩形滤波器(brick-wallfilter)。遗憾的是,如此理想的特性是无法实现的,所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。

根据所选的逼近函数的不同,可以得到不同的响应。虽然逼近函数多种多样,但是考虑到实际电路的使用需求,我们通常会选用“巴特沃斯响应”或“切比雪夫响应”。

“巴特沃斯响应”带通滤波器具有平坦的响应特性,而“切比雪夫响应”带通滤波器却具有更陡的衰减特性。所以具体选用何种特性,需要根据电路或系统的具体要求而定。

但是,“切比雪夫响应”滤波器对于元件的变化最不敏感,而且兼具良好的选择性与很好的驻波特性(位于通带的中部),所以在一般的应用中,推荐使用“切比雪夫响应”滤波器。

4.电源线滤波器的工作原理

最低0.27元开通文库会员,查看完整内容> 原发布者:零约束06005 滤波器工作原理滤波器定义:凡是有具有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。

用来分开及组合不同频率,选取需要的信号频率,抑制不需要的信号频率的微波器件。主要功能是作为各种电信号的提取、分隔、抑止干扰。

插入损耗:插入损耗简称插损,指模块置入系统后,对工作频段信号引入的衰减带外抑制:带外抑制指,滤波器在工作频段以外的频点处对信号的衰减。驻波比:表示阻抗的匹配情况测试滤波器的系数S12:S12表Port2的输出功率与Port1的输入功率的比值。

假设输出功率为输入功率的50%,即功率较少一半,则S12的对数表示为:dB(S12)=10Log(0.5)=-3即此时该频点的衰减为-3dB所以要求铜带内F1~F2内的插损尽量小用于减少输出功率的损耗,而对于带外的信号,插损应尽量大用于抑制带外的信号。测试滤波器的系数S11:S11表反射回Port1的功率与Port1的输出功率的比值。

假设输出功率为输入功率的1%,则S11的对数表示为:dB(S11)=10Log(0.01)=-20,即此时该频点的回波为-20dB换算为驻波比为1.22。所以要求带内的驻波比应尽量小用于增强匹配,较少功率的反射。

带通滤波器的工作原理原始信号滤波器响应⤋滤波后的信号射频信号f1-f2,通过滤波器,经过滤波器响应,通带内的插损较小,信号略微较小,带外信号经滤波器响应,被完全抑制掉。滤波器谐振单元等效电路分析⤋单个谐振腔的电场模型及其。

5.数字滤波器的工作原理

最低0.27元开通文库会员,查看完整内容> 原发布者:零约束06005 滤波器工作原理滤波器定义:凡是有具有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。

用来分开及组合不同频率,选取需要的信号频率,抑制不需要的信号频率的微波器件。主要功能是作为各种电信号的提取、分隔、抑止干扰。

插入损耗:插入损耗简称插损,指模块置入系统后,对工作频段信号引入的衰减带外抑制:带外抑制指,滤波器在工作频段以外的频点处对信号的衰减。驻波比:表示阻抗的匹配情况测试滤波器的系数S12:S12表Port2的输出功率与Port1的输入功率的比值。

假设输出功率为输入功率的50%,即功率较少一半,则S12的对数表示为:dB(S12)=10Log(0.5)=-3即此时该频点的衰减为-3dB所以要求铜带内F1~F2内的插损尽量小用于减少输出功率的损耗,而对于带外的信号,插损应尽量大用于抑制带外的信号。测试滤波器的系数S11:S11表反射回Port1的功率与Port1的输出功率的比值。

假设输出功率为输入功率的1%,则S11的对数表示为:dB(S11)=10Log(0.01)=-20,即此时该频点的回波为-20dB换算为驻波比为1.22。所以要求带内的驻波比应尽量小用于增强匹配,较少功率的反射。

带通滤波器的工作原理原始信号滤波器响应⤋滤波后的信号射频信号f1-f2,通过滤波器,经过滤波器响应,通带内的插损较小,信号略微较小,带外信号经滤波器响应,被完全抑制掉。滤波器谐振单元等效电路分析⤋单个谐振腔的电场模型及其。

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