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濾波器
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,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行頻譜分析。換句話說,凡是可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統(tǒng)都稱之為濾波器。濾波器,是對波進行過濾的器件。“波”是一個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間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用,被轉(zhuǎn)換為電壓或電流的時間函數(shù),稱之為各種物理量的時間波形,或者稱之為信號。因為自變量時間是連續(xù)取值的,所以稱之為連續(xù)時間信號,又習(xí)慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。濾波是信號處理中的一個重要概念,在直流穩(wěn)壓電源中濾波電路的作用是盡可能減小脈動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(shù)降低,波形變得比較平滑。
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程控濾波系統(tǒng)
程控濾波系統(tǒng)是在傳統(tǒng)濾波器的不足中提出的,傳統(tǒng)濾波器在工作時產(chǎn)生誤差,會影響整個系統(tǒng)的度。低精度的濾波器在使用時會造成很多不良后果,而且傳統(tǒng)濾波器對波形要求越高就意味著需要跟多的運放,這是非常麻煩的。所以程控濾波器的數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù),可以有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題,極大地提高生產(chǎn) 效率和產(chǎn)品的可維護性。
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電源濾波器
電源濾波器一般都設(shè)計為只由電阻、電容及電感組成的被動濾波器,沒有像晶體管之類的主動元件。右圖是一個電源濾波器的例子,電源濾波器的上方接電源,電源端有一個共模電感,也就是電源的二條線依同一個方向繞在鐵心上,電源線上若有共模訊號,其在共模電感產(chǎn)生的磁場會相加,因此有較大的阻抗,而差模訊號在共模電感產(chǎn)生的磁場會互相抵消,因此可以流過共模電感。電源流過的電流主要是共模的,但上面噪聲也可能會以差模的形式出現(xiàn),若要抑制差模噪聲,需要另外使用差模電感,或是各相有個別的電感器。
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低通濾波器實例
理想與實際濾波器一個理想的低通濾波器能夠完全剔除高于截止頻率的所有頻率信號并且低于截止頻率的信號可以不受影響地通過。實際上的轉(zhuǎn)換區(qū)域也不再存在。一個理想的低通濾波器可以用數(shù)學(xué)的方法(理論上)在頻域中用信號乘以矩形函數(shù)得到,作為具有同樣效果的方法,也可以在時域與sinc函數(shù)作卷積得到。然而,這樣一個濾波器對于實際真正的信號來說是不可實現(xiàn)的,這是因為sinc函數(shù)是一個延伸到無窮遠處的函數(shù)(extends to infinity),所以這樣的濾波器為了執(zhí)行卷積就需要預(yù)測未來并且需要有過去所有的數(shù)據(jù)。對于預(yù)先錄制好的數(shù)字信號(在信號的后邊補零,并使得由此產(chǎn)生的濾波后的誤差小于量化誤差)或者無限循環(huán)周期信號來說這是可實現(xiàn)的。實時應(yīng)用中的實際濾波器通過將信號一小段時間讓它們能夠“看到”未來的一小部分來近似地實現(xiàn)理想濾波器,這已為相移所證明。近似精度越高所需要的越長。采樣定理描述了如何使用一個完善的低通濾波器和奈奎斯特-香農(nóng)插值公式從數(shù)字信號采樣重建連續(xù)信號。實際的數(shù)模轉(zhuǎn)換器都是使用近似濾波器。
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