濾波器的幾個(gè)概念參考模板

1、濾波器定義 Attenuation（衰減） 信號(hào)在通過(guò)耗散網(wǎng)絡(luò)或其他媒體時(shí)所導(dǎo)致的電壓損耗（以 dB 為單位）。 Band Reject Filter（頻帶抑制濾波器） 濾波器，其對(duì)一個(gè)頻帶的頻率進(jìn)行抑制而讓較高或較低的頻率通過(guò)。有時(shí)也稱作帶阻濾波器。 （帶寬） 帶通濾波器的通帶寬度是較低和較高轉(zhuǎn)角頻率之間的頻差，諸如3 dB 點(diǎn)。 Bandpass Filters（帶通濾波器） 濾波器，其讓一個(gè)頻帶的頻率通過(guò)而對(duì)較高和較低的頻率進(jìn)行抑制。 Bessel Function（貝塞爾函數(shù)） 數(shù)學(xué)函數(shù)，用于在根本不考慮幅度響應(yīng)的情況下在濾波器中產(chǎn)生最恒定的時(shí)間延遲。該函數(shù)十分接近于高斯函數(shù)。 But

2、terworth Function（巴特沃斯函數(shù)） 數(shù)學(xué)函數(shù)，用于在根本不考慮時(shí)間延遲或相位響應(yīng)的情況下在濾波器中產(chǎn)生最恒定的幅度響應(yīng)。 Center Frequency（中心頻率）(0) 在標(biāo)準(zhǔn)帶通濾波器中，中心頻率是通過(guò)集合或算術(shù)方法計(jì)算出來(lái)的。幾何方法 算術(shù)方法 Characteristic Impedance（特征阻抗） 濾波器的特征阻抗通常被認(rèn)為是等于 L/C，其中 L 是以亨利 (henry) 為單位的全系列電感應(yīng)，而 C 是以法拉 (farad) 為單位的總旁路電容。特征阻抗是以歐姆 (ohm) 為量度的。 Chebyshev Function（切比雪夫函數(shù)） 數(shù)學(xué)函數(shù)，用于生成

3、在特定范圍波動(dòng)的曲線（見(jiàn) ripple/波紋）。這用于生成比巴特沃斯函數(shù)更接近矩形的幅度響應(yīng)，但想要的相位和時(shí)間延遲特征較少。有一整套的切比雪夫函數(shù)（0.1 波紋、0.5 波紋，等等）。 Cut-Off Frequency（截止頻率）( fc ) 低通濾波器中的上通帶邊緣或者高通濾波器中的下通帶邊緣。最靠近阻帶的通帶邊緣，有時(shí)稱作 3 dB 點(diǎn)。 Decibel（分貝）(dB) 增益或衰減單位，用于表示兩個(gè)電壓之比。用于描述電壓增益、電壓損耗、性能指數(shù)或任何可以作為兩個(gè)電壓之比來(lái)考慮的數(shù)值。以分貝定義為 20 Log (E1/E2)，其中 E1 和 E2 是兩個(gè)電壓，諸如輸入和輸出電壓，或者峰

4、值電壓和平均電壓，等等。 Dissipation（耗散） 濾波器中由于電阻或磁芯損耗等而發(fā)生的能量損耗。 Distortion（失真） 通常是指信號(hào)遭到修改從而產(chǎn)生不想要的末端效應(yīng)。這些修改可以是與相位、幅度和延時(shí)等有關(guān)的。正弦波失真通常定義為正弦基波成分被去除后所剩余的信號(hào)功率的百分比。 Elliptic Function（橢圓函數(shù)） 一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)，用于借助若干個(gè)電路元件產(chǎn)生最接近矩形的相位濾波器相應(yīng)。橢圓函數(shù)在通帶和阻帶兩者中都有一個(gè)切比雪夫響應(yīng)。橢圓函數(shù)濾波器的相位響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)要比任何傳統(tǒng)的傳遞函數(shù)要差。 Envelope Delay（包絡(luò)延遲） 調(diào)相信號(hào)在通過(guò)濾波器時(shí)，其包絡(luò)的傳播時(shí)

5、間延遲。有時(shí)也稱作時(shí)間延遲或群延時(shí)。包絡(luò)延遲與移相響應(yīng)與頻率曲線之比成比例。包絡(luò)延遲失真是當(dāng)延時(shí)在通帶區(qū)域中所有頻率處并不都恒定時(shí)發(fā)生的。 Filter Q（濾波器 Q） 帶通和頻帶抑制濾波器的一個(gè)重要參數(shù):帶通與頻帶抑制: Q = o3 dB 帶寬 1 / 5Gaussian Function（高斯函數(shù)） 數(shù)學(xué)函數(shù)，用于設(shè)計(jì)傳遞階躍功能的濾波器（零過(guò)沖，最大上升時(shí)間）。與貝塞爾函數(shù)濾波器類似。 Highpass Filter（高通濾波器） 一種濾波器，其使高頻通過(guò)而對(duì)低頻進(jìn)行抑制。 Insertion Loss（插入損耗） 在電路中插入濾波器所導(dǎo)致的信號(hào)損耗。這以 dB（分貝）為量度，且有很

6、多不同的定義。通常，這就是電路中插有濾波器時(shí)提供給負(fù)載的電壓（在高峰頻率響應(yīng)處），與用一個(gè)完美的無(wú)損耗匹配變壓器更換了濾波器時(shí)負(fù)載中電壓之比。當(dāng)在兩個(gè)阻抗有很大不同的電路中間插入濾波器時(shí)，則以其他方式指定插入損耗有時(shí)則更實(shí)際一些。 Linear Phase Filter（線性相位濾波器） 一種濾波器，用于展示在每個(gè)頻率單位處相位所發(fā)生的常量變化。頻率對(duì)相位的綜合圖是一條直線。此類濾波器能夠很好地顯示其通帶內(nèi)的一個(gè)恒定延時(shí)。 Load Impedance（負(fù)載阻抗） 為滿足濾波器規(guī)格而通常必須連接到濾波器的輸出終端的阻抗；濾波器將驅(qū)動(dòng)這一負(fù)載。 Lowpass Filter（低通濾波器） 一種濾

7、波器，其使低頻通過(guò)而對(duì)高頻進(jìn)行抑制。 Overshoot（過(guò)沖） 信號(hào)在其初始上升時(shí)超過(guò)其穩(wěn)定狀態(tài)輸出的百分比量。 通帶 濾波器能夠通過(guò)信號(hào)的頻率范圍。 Passband Ripple（通帶波紋） 頻率衰減在濾波器通帶內(nèi)的變化。 Phase Shift（相移） 信號(hào)在通過(guò)濾波器時(shí)所發(fā)生的相位變化。信號(hào)時(shí)間延遲稱作相位滯后。在一般的網(wǎng)絡(luò)中，相位滯后隨頻率的增加而增加，從而產(chǎn)生一個(gè)正向的包絡(luò)延遲（參見(jiàn)包絡(luò)延遲）。 Relative Attenuation（相對(duì)衰減） 將最低衰減點(diǎn)當(dāng)作零 dB 時(shí)所測(cè)得的衰減，或者相對(duì)衰減 = 衰減減去插入損耗。 Response（響應(yīng)） 用于描述濾波器如何對(duì)輸入信

8、號(hào)作出反應(yīng)的術(shù)語(yǔ)。這被定義為輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的比值（針對(duì)幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)）。 Ripple（波紋） 通常指濾波器的幅度響應(yīng)中所發(fā)生的波狀變異。切比雪夫和橢圓函數(shù)濾波器具有很好的等量波紋 (equi-ripple) 特征，也就是通帶中幅度響應(yīng)的波峰和波谷之間的差異永遠(yuǎn)相同。巴特沃斯、高斯和貝塞爾函數(shù)沒(méi)有任何波紋。波紋通常是以 dB（分貝）為單位測(cè)量的。 Rise time（上升時(shí)間） 濾波器輸出端的階躍功能在初始上升時(shí)從其穩(wěn)定狀態(tài)值的 10% 移到 90% 所需的時(shí)間長(zhǎng)度。 Roll Off（滾降） 用于描述濾波器的阻帶特征的術(shù)語(yǔ)。例如，可以指定濾波器每倍頻滾降 42 dB。在指定濾波器特征

9、時(shí)，這一方法有些過(guò)時(shí)。這意味著，第二個(gè)倍頻會(huì)下降 84 dB，第三個(gè)倍頻將下降 126 dB，依次類推。在現(xiàn)實(shí)中，極限衰減在靠近 80 dB 處變平，而很難將亂真 "come-backs"（重現(xiàn)）保持在 80 dB 以下。 Shape Factor（形狀因數(shù)） 所有濾波器的一個(gè)重要參數(shù):帶通與頻帶抑制:S = 低通和高通:S = Step Function（階躍功能） 信號(hào)在零時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的幅度變化（從一級(jí)到另一級(jí)）。通常是指用于測(cè)試瞬態(tài)響應(yīng)的矩形前緣波形。 Stop Band（阻帶） 需要根據(jù)實(shí)際需要對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行抑制或衰減的頻率區(qū)域。也稱作抑制頻帶。 Time Dela

10、y（時(shí)間延遲） 特定信號(hào)通過(guò)濾波器所需的時(shí)間量。 濾 波 濾波技術(shù)是抑制干擾的一種有效措施，尤其是在對(duì)付開(kāi)關(guān)電源EMI信號(hào)的傳導(dǎo)干擾和某些 輻射干擾方面，具有明顯的效果。任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模干擾 信號(hào)來(lái)表示。差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對(duì)稱性干擾；共模干擾在導(dǎo)線與地(機(jī)殼 )之間傳輸，屬于非對(duì)稱性干擾。在一般情況下，差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干 擾較小，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因 此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號(hào)控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下。 除抑制干擾 源以外，最有效的方法就是在開(kāi)關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝EM

11、I濾波器。一般設(shè)備的工 作頻率約為1050 kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10 kHz算起。 對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號(hào)，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的EMI 濾波器，就不難滿足符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果。 2.1 .1瞬態(tài)干擾是指交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號(hào) ，其特點(diǎn)是作用時(shí)間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾會(huì)造成單片開(kāi)關(guān)電源 輸出電壓的波動(dòng)；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后的直流輸入電壓上，使超過(guò)內(nèi) 部功率開(kāi)關(guān)管的漏源擊穿電壓（）時(shí)，還會(huì)損壞芯片 ，因此必須采用抑制措施。 通常，靜電放電（ESD）和電快速瞬變脈沖群（E

12、FT）對(duì)數(shù)字電路的危害甚于其對(duì)模擬電 路的影響。靜電放電在5 200MHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的射頻輻射。此輻射能量的峰 值經(jīng)常出現(xiàn)在35MHz 45MHz之間發(fā)生自激振蕩。許多I/O電纜的諧振頻率也通常在這個(gè) 頻率范圍內(nèi)，結(jié)果，電纜中便串入了大量的靜電放電輻射能量。 當(dāng)電纜暴露在4 8kV靜電放電環(huán)境中時(shí)，I/O電纜終端負(fù)載上可以測(cè)量到的感應(yīng) 電壓可達(dá)到600V。這個(gè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了典型數(shù)字的門限電壓值0.4V。典型的感應(yīng)脈沖持 續(xù)時(shí)間大約為400納秒。將I/O電 屏蔽起來(lái)，且將其兩端接地，使內(nèi)部信號(hào)引線全部處 于屏蔽層內(nèi)，可以將干擾減小60 70dB，負(fù)載上的感應(yīng)電壓只有0.3V或更低。 電

13、快速瞬變脈沖群也產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的輻射發(fā)射，從而耦合到電纜和機(jī)殼線路。電源線 濾波器可以對(duì)電源進(jìn)行保護(hù)。線 地之間的共模電容是抑制這種瞬態(tài)干擾的有效器件 ，它使干擾旁路到機(jī)殼，而遠(yuǎn)離內(nèi)部電路。當(dāng)這個(gè)電容的容量受到泄漏電流的限制而不 能太大時(shí)，共模扼流圈必須提供更大的保護(hù)作用。這通常要求使用專門的帶中心抽頭的 共模扼流圈，中心抽頭通過(guò)一只電容（容量由泄漏電流決定）連接到機(jī)殼。共模扼流圈 通常繞在高導(dǎo)磁率鐵氧體芯上，其典型電感值為15 20mH。通常呢，模擬濾波器大致有這么幾種： 應(yīng)用最多的當(dāng)數(shù)LC濾波器，其次是陶瓷濾波器，再次是聲表面波濾波器， 還有晶體濾波器、腔體濾波器、螺旋濾波器等等。 LC濾波器

14、通常的應(yīng)用范圍可以是小于1G,做的出色的可以做到3G, 那需要特殊的材料和工藝以及經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際上我們自己在通常情況下，能夠做到 100M就不錯(cuò)了。2300M以上一般都已經(jīng)需要使用印制線來(lái)作為電感。 而帶寬通常在530%,做得好的可以做到160%. 插損一般為212dB. 阻帶抑制一般可以做到450dB,好的為780dB. 國(guó)內(nèi)做得好的當(dāng)數(shù)13所和總參57所上海分所。 陶瓷濾波器，通常只能做到30M以下。一般來(lái)講，6M以上都要用諧波來(lái)做。 帶寬可以做到千分之幾到百分之幾。插損通常在210個(gè)dB, 阻帶抑制一般為4070dB.其主要問(wèn)題是不好匹配。因其輸入輸出阻抗多為幾百 歐姆，難以做到五十歐姆。 聲表面波濾波器，通常為幾M到兩百M(fèi)，帶寬為千分之幾到百分之二十， 插損通常為20dB左右，現(xiàn)在寬帶的做得好也有幾個(gè)dB的。 阻帶抑制一般為4055dB,匹配也是問(wèn)題。 優(yōu)點(diǎn)是矩形系數(shù)小和體積小。 晶體濾波器，通常因其