用软件方法实现工频干扰信号的滤波
仅用模拟电路就消除工频干扰的方法

在全球范围内,模拟电路广泛应用于各种领域,如通信、医疗、汽车和工业控制等。
然而,由于电子设备的不断增加和复杂化,工频干扰问题也日益严重。
工频干扰是指电力系统的工频信号(50Hz或60Hz)对模拟电路产生的不良影响,导致电子设备性能下降甚至损坏。
消除工频干扰成为模拟电路设计中的重要问题。
有鉴于此,本文将以“仅用模拟电路就消除工频干扰的方法”为主题,以深度和广度的方式来探讨该问题,并为读者提供有价值的见解和解决方案。
一、了解工频干扰的特点和影响1.工频干扰的特点工频干扰具有周期性、稳定性和强度大的特点,对模拟电路的影响不可忽视。
2.工频干扰的影响工频干扰会导致模拟电路中的输出信号偏离预期值,影响信号的准确性和稳定性。
二、当前消除工频干扰的方法1.使用滤波器传统的方法是通过设计滤波器来滤除工频干扰。
然而,这种方法往往需要较大的元件和复杂的设计,不利于模拟电路的集成和性能优化。
2.采用屏蔽和隔离技术屏蔽和隔离技术可以一定程度上减小工频干扰的影响,但不能彻底消除干扰信号的影响。
三、基于模拟电路的工频干扰消除方法1.采用差分输入差分输入可以抵消一部分工频干扰信号,并提高抗干扰能力。
2.使用运算放大器通过合理设计运算放大器电路,可以实现对工频干扰的抑制和衰减。
3.负反馈电路的设计负反馈电路可以在一定程度上减小工频干扰的影响,提高模拟电路的稳定性和精度。
四、个人观点和建议在消除工频干扰的方法中,我认为结合差分输入、运算放大器和负反馈电路的设计会更有效。
在实际应用中,还需要考虑到电路的成本和功耗等因素,综合选择最适合的消除工频干扰的方法。
五、总结通过对“仅用模拟电路就消除工频干扰的方法”的探讨,我们发现在模拟电路设计中,消除工频干扰是一个至关重要的问题。
通过合理的电路设计和技术手段,我们可以有效地减小工频干扰的影响,提高模拟电路的性能和稳定性。
六、回顾在本文中,我们详细地探讨了工频干扰的特点、影响以及目前消除干扰的方法。
变频器的滤波电路设计

变频器的滤波电路设计陈雅娟【摘要】Using signal generator simulated the signals of noise and frequency converter,through the voltage filter circuit and current filter circuit,finally left effective signals used to test. The two filter circuits composed of overlying, reverse phase,first order and the second order low pass filter circuit. Each element parameter in the circuits is provided by the use of Multisim 10 software simulation. And the operational amplifier isOP07 chip. The hardware and filter circuit in the experiment can basically meet the expected effect of filter,and the output signal lag time in allowing range.% 采用信号发生器模拟噪音和变频器信号,通过电压滤波电路和电流滤波电路,最后留下有效信号用于检测。
这两个滤波电路由信号叠加电路、反相电路、一阶有源低通滤波电路和二阶有源低通滤波电路组成,其中运算放大器选择OP07芯片。
电路中各个元件的参数,通过使用Multisim 10软件进行仿真获得。
然后制作出硬件电路进行实验调试,最终滤波电路能基本满足预期的滤波效果,且输出信号的滞后时间在允许的范围内。
【期刊名称】《高师理科学刊》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P52-55)【关键词】变频器;电路;滤波器【作者】陈雅娟【作者单位】大庆职业学院机电工程系,黑龙江大庆 163255【正文语种】中文【中图分类】TN710.6交流变频器是把工频电源转换成各种不同频率的交流电源以实现电机调速的设备,它是跟随着电力电子技术的发展而产生和发展的.由于直流传动拥有良好的调速和启动性能,传统的调速传动都是采用直流电动机.随着电力电子技术和电力电子器件的发展,变频调速系统在调速性能方面也可以与直流电力拖动相媲美,因而获得了越来越广泛的使用.变频器的功能测试主要对于变频器本身的功能是否正常,而基本性能测试和保护性能测试则要关心相关的数据,而这些数据是反映变频器性能的重要指标,因而也是测试的重点.变频器一般都采用PWM控制,其结构中的开关器件一般工作在低频段.开关器件产生的电磁噪声对电压电流检测的准确度会产生较大的影响.在测试的过程中,由于噪音的影响直接将电压电流检测信号引入到A/D转换器中,会导致所测信号的不准确,所以对信号中噪音的处理尤为重要,这就需要使用滤波器对噪音信号进行处理来保证检测的精度[1].滤波技术主要用于信号分析和处理技术,无论是信号的获取、传输,还是信号的处理和交换都需要滤波技术.滤波电路对信号安全可靠和有效灵活地传递是非常重要的.在电子系统中,使用最多、技术最复杂的就是滤波器,滤波器的好坏直接决定着产品的优劣.所以,滤波技术是非常热门的课题,对滤波器的研制也是历来为各国所重视的.1 电压信号的滤波电路设计1.1 信号叠加电路本文利用信号发生器模拟产生含有噪音的变频器的电压信号,这样就需要使用信号叠加电路将两路信号叠加起来[2],这两路信号是有效的电压信号和中频的噪音信号,叠加后得到含有噪音的电压信号.信号叠加电路使用反相加法电路,电路图见图1.有效信号为U1,噪音信号为U2,其中U1=5 V,U2=3 V.通过电路后1.2 反相电路由于信号通过叠加电路后相位发生了改变,所以在此使用反相电路将信号的相位复原.反相电路选用反相比例放大电路,电路图见图2.输入信号为U11,经过反相电路后信号相位发生改变,输出电压U 12 =−U 11.1.3 滤波电路滤波电路是电路的主要部分,电压信号的频率 f=80 Hz ,噪音信号的频率 f=10 kHz,所以为了很好地滤去噪音信号同时保留有效信号,选取滤波电路的截止频率为fp=100 kHz.由于电压信号的周期较长,对滞后时间的精度要求不高,所以选择一阶低通滤波电路(见图3)来对电压信号进行滤波.图1 反相加法电路图2 反相电路一图3 一阶低通滤波电路信号通过滤波电路后中频的噪音信号将被滤去,留下有效的电压信号将被输入到检测电路进行检测,但是信号在时间上会有所滞后.信号叠加电路、反相电路和一阶低通滤波电路三部分组成了电压信号的滤波电路[3].2 电流信号的滤波电路设计2.1 信号叠加电路由于通过滤波电路滤波的信号都是电压信号,所以需要先将电流信号转化为电压信号再进行滤波.本文仍利用信号发生器模拟产生含有噪音的变频器信号,即是电流信号转化后的电压信号.该信号也是由两路信号,即有效的电压信号和中频的噪音信号叠加而成.信号叠加电路使用反相加法电路,电路图见图4.有效信号为U3,噪音信号为U4,其中U3=5 V,U4=3 V.通过电路后U21=−(U3+U4).2.2 反相电路由于信号通过叠加电路后相位发生了改变[4],所以在此使用反相电路将信号的相位复原.反相电路选用反相比例放大电路,电路图见图5.输入信号为U21,经过反相电路后信号相位发生改变,输出电压U 22= −.2.3 滤波电路滤波电路是电路的主要部分,电压信号的频率 f=300 Hz ,噪音信号的频率 f=10 kHz ,所以为了很好地滤去噪音信号同时保留有效信号,选取滤波电路的截止频率为fp=350 Hz.由于电流信号的周期较电压信号的周期短,对滞后时间的精度要求较高,所以选择二阶低通滤波电路(见图 6)对电压信号进行滤波.图4 信号叠加电路图5 反相电路二图6 二阶低通滤波电路信号通过滤波电路后中频的噪音信号将被滤去,留下有效的电流信号将被输入到检测电路进行检测,但是信号在时间上会有所滞后[6].信号叠加电路、反相电路和二阶低通滤波电路三部分组成了电流信号的滤波电路.3 电流滤波电路的仿真首先在画好的二阶低通滤波电路之前加上信号叠加电路和反相电路,将电路中的元件参数设定为之前通过计算获得的数值,并在电路中加几个示波器便于观察现象.画好的电路图见图7.图7 电流滤波电路的仿真利用示波器调试各元件的参数,电路经过信号叠加电路和反相电路的波形与电压滤波电路中的类似,在此不再赘述,只分析经过二阶低通滤波电路的信号变化.信号经过二阶低通滤波电路的波形对比见图8.电路输出信号与输入有效信号的对比,在该二阶低通滤波电路中R10的阻值无法提前获得,通过分析二阶低通滤波电路的放大倍数,并配合示波器的调节最终确定R1 0=3.3 k Ω,调试后的波形见图9.4 硬件电路调试结果分析4.1 调试结果(1)电压滤波电路有效输入信号和经过滤波后的信号的波形对比见图10.图中横坐标每格2.5 ms,纵坐标每格2 V.由波形图可以看出,当有效输入信号为正弦波,频率80 Hz,幅值3 V时,输出信号波形与有效输入信号波形幅值基本相同,时间上输出信号有一定的滞后,但在允许的范围内.波形图与软件仿真结果相同,说明电压滤波电路可以很好地滤去中频噪音,并保留有效信号.(2)电流滤波电路可以很好地滤去中频噪音,并保留有效信号,电路有效输入信号和经过滤波后信号的波形对比见图11.图中横坐标每格50.0 μs,纵坐标每格2 V.由波形图可以看出,当有效输入信号为正弦波,频率300 Hz,幅值2 V时,输出信号波形与有效输入信号波形幅值基本相同,输出信号有一定时间的滞后,在允许的范围内.波形图与软件仿真结果相同,说明电流滤波电路可以很好地滤去中频噪音,并保留有效信号.图8 XSC6示波器显示的波形对比图9 XSC6示波器显示的调试后波形图10 电压滤波电路结果图11 电流滤波电路结果4.2 误差分析从波形图可以看出,输出电压和输入电压在幅值略有不同,在时间上也有一定的滞后.产生原因主要有以下几点:(1)电阻、电容的实际大小与理论大小有误差,不能完全达到软件仿真时的情况.(2)时间上的滞后主要来自于滤波电路,由于电路中存在电容,滞后无法完全消除,但由于滞后时间不大,没有太大影响.(3)由于调试过程中电路周围存在一些电磁干扰,致使波形有一些毛刺.参考文献:[1]钱晓龙,李晓理.循序渐进PowerFlex变频器[M].北京:机械工业出版社,2007:2-7[2]华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006:324-327,357-368[3]王冠华.Multisim 10电路设计及应用[M].北京:国防工业出版社,2008:79-85[4]魏连荣.变频器应用技术及实例解析[M].北京:化学工业出版社,2008:1-121[5]姚剑清.运算放大器权威指南[M].北京:人民邮电出版社,2010:256-272[6]宋鸿斋.基于虚拟仪器的变频器测试系统的研究[D].南京:东南大学,2008。
常用滤波方法

1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)2、A、方法:3、根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A)4、每次检测到新值时判断:5、如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效6、如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值7、B、优点:8、能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰9、C、缺点10、无法抑制那种周期性的干扰11、平滑度差12、13、2、中位值滤波法14、A、方法:15、连续采样N次(N取奇数)16、把N次采样值按大小排列17、取中间值为本次有效值18、B、优点:19、能有效克服因偶然因素引起的波动干扰20、对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果21、C、缺点:22、对流量、速度等快速变化的参数不宜23、24、25、26、3、算术平均滤波法27、A、方法:28、连续取N个采样值进行算术平均运算29、N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低30、N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高31、N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=432、B、优点:33、适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波34、这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动35、C、缺点:36、对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用37、比较浪费RAM38、39、4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)40、A、方法:41、把连续取N个采样值看成一个队列42、队列的长度固定为N43、每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)44、把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果45、N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~446、B、优点:47、对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高48、适用于高频振荡的系统49、C、缺点:50、灵敏度低51、对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差52、不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差53、不适用于脉冲干扰比较严重的场合54、比较浪费RAM55、56、5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)57、A、方法:58、相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”59、连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值60、然后计算N-2个数据的算术平均值61、N值的选取:3~1462、B、优点:63、融合了两种滤波法的优点64、对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差65、C、缺点:66、测量速度较慢,和算术平均滤波法一样67、比较浪费RAM68、69、70、71、72、6、限幅平均滤波法73、A、方法:74、相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”75、每次采样到的新数据先进行限幅处理,76、再送入队列进行递推平均滤波处理77、B、优点:78、融合了两种滤波法的优点79、对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差80、C、缺点:81、比较浪费RAM82、83、84、85、7、一阶滞后滤波法86、A、方法:87、取a=0~188、本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果89、B、优点:90、对周期性干扰具有良好的抑制作用91、适用于波动频率较高的场合92、C、缺点:93、相位滞后,灵敏度低94、滞后程度取决于a值大小95、不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号96、97、8、加权递推平均滤波法98、A、方法:99、是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权100、通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。
数字滤波常用算法及例程

做DSP最应该懂得57个问题2007-12-10 9:15:00一.什么是DSP?(缺省)二.DSP的C语言同主机C语言的主要区别?1)DSP的C语言是标准的ANSI C,它不包括同外设联系的扩展部分,如屏幕绘图等。
但在CC S中,为了方便调试,可以将数据通过prinf命令虚拟输出到主机的屏幕上。
2)DSP的C语言的编译过程为,C编译为ASM,再由ASM编译为OBJ。
因此C和ASM的对应关系非常明确,非常便于人工优化。
3)DSP的代码需要绝对定位;主机的C的代码有操作系统定位。
4)DSP的C的效率较高,非常适合于嵌入系统。
三.DSP发展动态1.TMS320C2000 TMS320C2000系列包括C24x和C28x系列。
C24x系列建议使用LF24xx 系列替代C24x系列,LF24xx系列的价格比C24x便宜,性能高于C24x,而且LF24xxA具有加密功能。
C28x系列主要用于大存储设备管理,高性能的控制场合。
2.TMS320C3x TMS320C3x系列包括C3x和VC33,主要推荐使用VC33。
C3x系列是TI浮点DSP的基础,不可能停产,但价格不会进一步下调。
3.TMS320C5x TMS320C5x系列已不推荐使用,建议使用C24x或C5000系列替代。
4.TMS320C5000 TMS320C5000系列包括C54x和C55x系列。
其中VC54xx还不断有新的器件出现,如:TMS320VC5471(DSP+ARM7)。
C55x系列是TI的第三代DSP,功耗为VC54xx的1/6,性能为VC54xx的5倍,是一个正在发展的系列。
C5000系列是目前TI DSP的主流DSP,它涵盖了从低档到中高档的应用领域,目前也是用户最多的系列。
5.TMS320C6000 TMS320C6000系列包括C62xx、C67xx和C64xx。
此系列是TI的高档D SP系列。
其中C62xx系列是定点的DSP,系列芯片种类较丰富,是主要的应用系列。
FW366R使用手册

冗余数字量信号输入卡FW366R1基本说明FW366R是16路冗余数字量信号输入卡,它能够快速响应干触点信号和电平信号的输入,实现数字量信号的准确采集。
此卡为智能性卡件,具有卡件内部软硬件在线检测功能(对CPU、信号通道、配电电源进行监测,以保证卡件的可靠运行)和WDT看门狗复位功能,在卡件受到干扰而造成软件混乱时能自动复位CPU,使系统恢复正常运行。
卡件还具有自检功能,可对卡件的输入回路进行完全自检,以提高系统可靠性。
FW366R卡通过软件滤波和硬件滤波相结合方法对输入的开关量信号进行滤波。
硬件滤波主要滤除工频干扰。
软件滤波则可滤除触点闭合时的抖动。
卡件的前端面板有一组面板指示灯和一个按钮开关。
指示灯用于指示卡件的工作状态;按钮开关用于卡件的热插拔,在插拔卡件前,先按住此按钮。
卡件后端接有64脚的欧式插针,用于卡件的供电、与数据转发卡的数据交换以及数字信号的输入等。
2接口特性现场开关信号经过端子板滤波后输入到卡件中进行光耦隔离及整形,整形后的输入信号传输给卡件的采样电路。
如图 2-1所示:图 2-1 FW366R卡接口电路图3使用说明FW366R卡件结构简图如图 3-1所示。
图 3-1 FW366R卡件结构简图3.1LED指示灯说明表 3-1 FW366R指示灯说明3.2跳线卡件上的J3、J4、J5、J6、J7跳线,用于设置卡件工作状态。
表 3-2 跳线说明系统更新功能主要给卡件微处理器下载内置程序用。
一般卡件出厂时由厂方进行内置程序下载,以后内置程序版本升级时才用到,禁止用户使用此功能。
卡件跳线设置方法如下图所示。
图 3-2 跳线设置图卡件上的JA、JB跳线,用于设置卡件的输入信号类型。
表 3-3 信号类型选择跳线说明当端子板为TB366R-D(B)端子板时,JA、JB这两个跳线始终跳2-3。
3.3 卡件安装FW366R 卡可安装在I/O 机笼右侧16个I/O 卡插槽的任一插槽中,其组态地址应与插槽位置对应。
仅用模拟电路就消除工频干扰的方法

仅用模拟电路就消除工频干扰的方法仅用模拟电路就消除工频干扰的方法一、引言工频干扰是指电力系统中传输与分配交流电能所带来的频率为50Hz或60Hz的电磁辐射干扰。
在当前科技发展的背景下,电子设备的普及和广泛应用,使得工频干扰对于正常电子设备的工作产生了越来越多的影响。
而想要消除这种干扰,传统的方法往往需要使用复杂的滤波器或者数字信号处理技术。
然而,在某些情况下,仅仅使用模拟电路就可以达到消除工频干扰的目的,本文将探讨一些仅用模拟电路消除工频干扰的方法。
二、传统方法的局限性在传统的滤波器或数字信号处理技术中,为了消除工频干扰,需要使用滤波器对干扰信号进行滤波,或者使用数字信号处理技术处理干扰信号。
这类方法虽然能够在一定程度上减小干扰信号的影响,但是却有一些局限性。
1. 复杂性:传统方法需要使用复杂的滤波器或者数字信号处理技术,需要消耗大量的资源和计算能力,不利于实际应用中对系统进行优化。
2. 时延:由于信号在滤波器或数字信号处理器中的处理需要一定的时间,导致输出信号的时延增加,对实时性要求较高的系统不适用。
3. 功耗:传统方法需要使用复杂的滤波器或数字信号处理器,需要大量的功耗,对于功耗要求较低的系统不适用。
三、仅用模拟电路消除工频干扰的方法在传统方法存在局限性的情况下,仅用模拟电路来消除工频干扰成为了一种可行的选择。
下面将介绍几种仅用模拟电路消除工频干扰的方法。
1. 差分输入运放法:差分输入运放法可以用于减小电路中对地反馈引起的工频干扰。
差分输入运放可以将输入信号分为正负两路,并在输出端的差分运算中抵消工频干扰,起到了消除干扰的效果。
2. 零点匹配法:零点匹配法通过在电路中引入能够产生与干扰信号相反相位的信号来抵消干扰信号。
通过调整零点匹配的参数,可以使得干扰信号在某些特定频率下抵消。
3. 干扰抵消电路:干扰抵消电路利用了干扰信号和输入信号之间的相关性,通过控制干扰信号的幅度和相位来达到与输入信号抵消的效果。
表面肌电检测中消除工频干扰的方法

(。)=AFT [s ( n)],将源自s(士。。)处的幅值用器:
1一 2cos(mo)z H(z)二 1一2reos(ma)z
(2)
其中 。。是相应于噪声干扰中心频率处的角频率。 T扰是 50H:时,ma= 1 00/SR,其中 SR (sampling
rate)为采样频率。 工 频 干 扰 稳定在 50Hz不变时 ,应用 50Hz陷波
器是 消除工频+扰最简单的方法 ,但是工频干扰 的
大 ;非固定零极 点的 IIR陷波器 ,可以跟踪 干扰噪 通过 p (roc+ da), p (。。一dw) ,内插得到 p
声 频率 的变化 消除噪声 ,同时其带宽小 ,附近信号 几乎不受影响 ,可 以取得较好 的效果
〔。。),其中 d- 是频率分辨率。 (3)对整个 信 号 s (n)进 行 离散 傅立 叶 变换 ,s
电磁波隔离 于测试 系统之外 ,在肌电测量中没有条
件也没有必要对人体进行屏蔽 ,但可以对导联线与
前置放大器采取适 当的屏蔽措 施,将 前置放大单独
做成一个电路板 ,放到金属盒 内进行屏 蔽处理。
前 置 放 大器应该尽可能靠 近电极 ,最好将前置 放大和电极做在 一起构成 电极单 元 ,提 高信噪 比。 由于测量时 电极之 间距离较 近,工频 干扰一般表现 为共模电压信号 ,可 以通过 采用差分结构提高放大 系统的共模抑制 能力加 以抑 制 ,如图 1所 示电路结
干扰,FIR陷波器可以消除工频干扰,但是由于其 信号 , (n)进行傅 里叶变换 ,计算 出 ;(n)的平
带宽 大 ,同时衰 减 了周围有 用信 号 ;固定零 点 的 均功 率谱 尸 (。),。〔 (一二,rr)
基于屏蔽驱动的工频干扰抑制技术研究

基于屏蔽驱动的工频干扰抑制技术研究姜言冰;纪宁;杨子健;王辉;陈世雄;李光林【摘要】There are always interferences in environment, especially power-line interferences, when we collect biomedical signals such as electrocardiogram, electromyogram and electroencephalogram. Moreover, the noise amplitude is usually much larger than that of the physiological signals, making the subsequent signal analysis and processing very difficult. The conventional methods are to pass the collected signal through a software filter for reducing the effects of power-frequency interferences. However, it would cause the reduction and distortion of the target signal. In order to solve this problem, this study proposed a novel design of hardware circuit based on the shielding technology, which can intensively inhibit the power-frequency interferences mixed in the original signal in analog front end. The experiments of both electrocardiogram and electromyogram acquisitions carried out on TI ADS1299 platform showed that the power-line interferences could be signiifcantly suppressed when the electrode was electronically shielded. By comparing the conditions when the shielding layer was connected to different driving signals, it was found that the attenuation of the power-frequency interferences could reach as high as 35 dB when the electrode was shielded by signal itself. The shielding technology proposed in this study could be used in a variety of biomedical signal acquisitions to reduce power-frequency interferences at the initial stage, and therefore it could essentially enhance the signal tonoise ratio of biomedical signals.%采集心电、肌电和脑电等生理电信号时,总是存在工频干扰等环境噪声,且噪声的幅度通常远大于生理电信号本身的幅度,给信号的分析和处理带来了很大的困难。