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通過， 但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置[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。無源低通濾波器，結(jié)構(gòu)簡單，帶負(fù)載能力差。對于直流信號，負(fù)載開路時，信號將無衰減的輸出；但外電路有負(fù)載時，信號將會被衰減。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)行級聯(lián)，不需進(jìn)行阻抗匹配。同時，有源低通濾波器電路還可以進(jìn)行增益調(diào)整，通過調(diào)節(jié)橋臂電阻，可補(bǔ)償電路中的增益衰減。電路對直流信號及低頻信號幾乎無增益衰減。
一個濾波器是用一組輸入輸出對兒或激勵一響應(yīng)對兒表征的系統(tǒng)。濾波器的性能用一些參數(shù)來表征，最常用的技術(shù)參數(shù)是頻率響應(yīng)，稱傳遞函數(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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