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有關(guān)濾波器的功能類(lèi)型與特性指標(biāo)，濾波電路的分類(lèi)，濾波器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，濾波器輸出波形，濾波器的主要特性指標(biāo)，有特征頻率、增益與衰耗、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)、靈敏度等。

一、濾波器的功能和類(lèi)型

功能：濾波器是具有頻率選擇作用的電路或運(yùn)算處理系統(tǒng)，具有濾除噪聲和分離各種不同信號(hào)的功能。

二、濾波電路的分類(lèi)

1、按信號(hào)性質(zhì)分類(lèi)模擬濾波器和數(shù)字濾波器。

2、按所用元件分類(lèi)無(wú)源濾波器和有源濾波器。

3、按電路功能分類(lèi): 低通濾波器；高通濾波器；帶通濾波器；帶阻濾波器。

4、按階數(shù)分類(lèi): 一階，二階 … 高階。

5、按輸出波形的逼近分類(lèi): 巴特沃斯逼近，切比雪夫逼近，貝賽爾逼近。

無(wú)源濾波器由無(wú)源元件R、L、C組成。

三、缺點(diǎn)

1、帶負(fù)載能力差。當(dāng)RL變化時(shí)，輸出信號(hào)的幅值將隨之改變，濾波特性也隨之變化。

2、無(wú)放大作用。由于R及C上有信號(hào)壓降，使輸出信號(hào)幅值下降。

3、過(guò)渡帶較寬，幅頻特性不理想，邊沿不陡。

有源濾波器由有源器件集成運(yùn)放和無(wú)源元件R、C組成。

四、優(yōu)點(diǎn)

1.運(yùn)放本身對(duì)RC網(wǎng)絡(luò)影響小。

2、有源濾波電路中可加電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使輸入電阻高、輸出電阻低，輸入輸出之間具有良好的隔離。只需把幾個(gè)低階濾波電路串起來(lái)就可構(gòu)成高階濾波電路，無(wú)需考慮級(jí)間影響。

3、除濾波外，還可放大信號(hào)，放大倍數(shù)容易調(diào)節(jié)。

五、缺點(diǎn)

1、不宜用于高頻。因?yàn)橥ㄓ眯图蛇\(yùn)放的帶寬一般較窄。一般使用頻率在幾千赫以下。

2、不宜在高電壓、大電流情況下使用。

3、可靠性較差。

4、使用時(shí)需外接直流電源。

5、種波器的幅頻特性。

六、濾波器輸出波形逼近

(一)巴特沃斯逼近

幅頻特性在通帶內(nèi)最為平坦，并且單調(diào)變化。但斜率較差其幅頻特性為，階躍響應(yīng)有過(guò)沖。

(二)切比雪夫逼近

允許通帶內(nèi)有一定的波動(dòng)量△Kp，衰減斜率較陡。

(三)貝賽爾逼近

主要側(cè)重于相頻特性，其基本原則是使通帶內(nèi)相頻特性線性度最高，群時(shí)延函數(shù)最接近于常量，從而使相頻特性引起的相位失真最小。階躍響應(yīng)過(guò)沖小，但幅頻曲線的下降陡度較差。

七、濾波器的主要特性指標(biāo)

1、特征頻率：

①通帶截頻fp=wp/(2)為通帶與過(guò)渡帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號(hào)增益下降到一個(gè)人為規(guī)定的下限。

②阻帶截頻fr=wr/(2)為阻帶與過(guò)渡帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號(hào)衰耗(增益的倒數(shù))下降到一人為規(guī)定的下限。

③轉(zhuǎn)折頻率fc=wc/(2)為信號(hào)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。

④固有頻率f0=w0/(2) 為電路沒(méi)有損耗時(shí)，濾波器的諧振頻率，復(fù)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(nèi)的增益并非常數(shù)。

①對(duì)低通濾波器通帶增益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。

②對(duì)帶阻濾波器，應(yīng)給出阻帶衰耗，衰耗定義為增益的倒數(shù)。

③通帶增益變化量△Kp指通帶內(nèi)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(shù)與品質(zhì)因數(shù)

阻尼系數(shù)是表征濾波器對(duì)角頻率為w0信號(hào)的阻尼作用，是濾波器中表示能量衰耗的一項(xiàng)指標(biāo)。

阻尼系數(shù)的倒數(shù)稱(chēng)為品質(zhì)因數(shù)，是評(píng)價(jià)帶通與帶阻濾波器頻率選擇特性的一個(gè)重要指標(biāo)，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(gòu)成，每個(gè)元件參數(shù)值的變化都會(huì)影響濾波器的性能。濾波器某一性能指標(biāo)y對(duì)某一元件參數(shù)x變化的靈敏度記作Sxy，定義為：Sxy=(dy/y)/(dx/x)。

該靈敏度與測(cè)量?jī)x器或電路系統(tǒng)靈敏度不是一個(gè)概念，該靈敏度越小，標(biāo)志著電路容錯(cuò)能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性也越高。

5、群時(shí)延函數(shù)

為保證輸出信號(hào)失真度不超過(guò)允許范圍，對(duì)其相頻特性∮(w)也應(yīng)提出一定要求。在濾波器設(shè)計(jì)中，常用群時(shí)延函數(shù)d∮(w)/dw評(píng)價(jià)信號(hào)經(jīng)濾波后相位失真程度。群時(shí)延函數(shù)d∮(w)/dw越接近常數(shù)，信號(hào)相位失真越小。