四种滤波器的幅频特性教程文件
滤波器电路及原理图介绍
滤波器电路及原理图介绍
1．根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、和带阻滤波器（BEF）四种。
图4-1分别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。
滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。
这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。
图4-1四种滤波器的幅频特性
2．四种滤波器的传递函数和实验模拟电路如图4-2所示：(a)无源低通滤波器(b)有源低通滤波器(c)无源高通滤波器(d)有源高通滤波器(e)无源带通滤波器(f)有源带通滤波器(g)无源带阻滤波器(h)有源带阻滤波器
图4-2四种滤波器的实验电路
3．滤波器的网络函数H（jω），又称为正弦传递函数，它可用下式表示
式中A(ω)为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。
它们均可通过实验的方法来
测量。
无源带通滤波器
无源带通滤波器
无源带通滤波器电路，有源带通滤波器电路图1．根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、和带阻滤波器（BEF）四种。
图4-1分别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。
滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。
这些网络可以由RLC元件或RC元
无源带通滤波器电路，有源带通滤波器电路图
1．根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、和带阻滤波器（BEF）四种。
图4-1 分别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。
滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。
这些网络可以由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。
图4-1 四种滤波器的幅频特性
2．四种滤波器的传递函数和实验模拟电路如图4-2 所示：(a)无源低通滤波器(b)有源低通滤波器 (c) 无源高通滤波器 (d)有源高通滤波器 (e)无源带通滤波器 (f)有源带通滤波器 (g)无源带阻滤波器 (h)有源带阻滤波器
图4-2 四种滤波器的实验电路
3．滤波器的网络函数H（jω），又称为正弦传递函数，它可用下式表示
式中A(ω)为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。
它们均可通过实验的方法来测量。
实验十一 FIR 滤波器的相位特性和幅度特性
实验十一 FIR 滤波器的相位特性和幅度特性一、实验目的1. 了解 FIR 滤波器具有线性相位的条件。
2. 了解四种类型 FIR 滤波器的幅频特性和相频特性及用途。
3. 学会用 MA TLAB 工具分析 二、 实验原理与方法FIR 滤波器。
实验十六中已经讲过脉冲相应的对称与反对称，即满足)1()(n M h n h --=为对称满足)1()(n M h n h ---=为反对称。
当在M 为奇数偶数的下结合对称和反对称的情况，就可以得到四种类型的线性相位 FIR 滤波器。
对其中每种类型其频率响应函数都有特有的表达式和独特的形状。
可将)(ωj e H 写成：21,2;)()()(-===-M a e H e H a j r j πβωωβω式中)(ωr H 是振幅响应函数。
线性相位实系数FIR 滤波器按其M 值奇偶和)(n h 的奇偶对称性分为四种：1、Ⅰ类线性相位 FIR 滤波器：)(n h 为对称，M 为奇数。
可以证明：2/)1(2/)1(0])c o s()([)(---=∑=M j M n j e n n a e H ωωω式中)(n a 由)(n h 求得为：)21()0(-=M h a ；中间样本。
231),21(2)(-≤≤--=M n n M h n a 。
且振幅响应函数∑-==2/)1(0)cos()()(M n r n n a H ωω。
该幅值关于ππω2,,0=成偶对称。
MATLAB 中用函数Hr_Typel 来计算振幅响应。
2、Ⅱ类线性相位 FIR 滤波器：)(n h 为对称，M 为偶数.可以证明：2/)1(2/1])}21(cos{)([)(--=∑-=M j M n j e n n b e H ωωω式中2,...2,1),2(2)(M n n M h n b =-=且振幅响应函数∑=-=2/1)}21(cos{)()(M n r n n b H ωω可得0)(=πrH 。
滤波器的频率响应与幅频特性
滤波器的频率响应与幅频特性频率响应是对滤波器在不同频率下的响应能力进行描述的指标。
幅频特性则是指滤波器在不同频率下对信号幅度的影响程度。
1. 引言滤波器在电子工程中起着至关重要的作用。
它可以用来去除噪声、滤波信号以及频率选择等功能。
为了确保滤波器的设计和使用能够满足实际需求，了解滤波器的频率响应与幅频特性是非常关键的。
2. 频率响应滤波器的频率响应是指在不同频率下，滤波器对输入信号的响应情况。
通常情况下，频率响应是以频率为横坐标，增益为纵坐标进行绘制的。
不同类型的滤波器对频率的响应特性各不相同，如低通滤波器会对低频信号通过较好，而对高频信号进行衰减。
3. 幅频特性幅频特性是指在不同频率下，滤波器对信号幅度的影响程度。
它是通过绘制滤波器的增益-频率曲线来表示的。
由于滤波器对不同频率下的信号具有不同的增益，因此幅频特性是描述滤波器对信号增益的变化情况。
4. 不同类型滤波器的幅频特性4.1 低通滤波器低通滤波器的幅频特性表现为在低频范围内通过信号，并对高频信号进行衰减。
这种滤波器适用于需要去除高频噪声或只关注低频信号的应用场景。
4.2 高通滤波器高通滤波器的幅频特性表现为在高频范围内通过信号，并对低频信号进行衰减。
这种滤波器适用于需要去除低频噪声或只关注高频信号的应用场景。
4.3 带通滤波器带通滤波器的幅频特性表现为在某个频率范围内通过信号，并对其他频率的信号进行衰减。
这种滤波器适用于需要选择性地通过一定范围内的信号的应用场景。
4.4 带阻滤波器带阻滤波器的幅频特性表现为在某个频率范围内衰减信号，并对其他频率的信号进行通过。
这种滤波器适用于需要选择性地阻止一定范围内的信号的应用场景。
5. 影响滤波器频率响应与幅频特性的因素5.1 滤波器类型不同类型的滤波器由于其具体结构和设计参数的不同，其频率响应和幅频特性也会有所不同。
5.2 截止频率截止频率是影响滤波器频率响应和幅频特性的一个重要参数。
它表示滤波器在该频率下信号衰减或增益到一定程度的情况。
滤波器的基础知识2
一．滤波器的基础知识1．滤波器的功能滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。
滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。
2．滤波器的分类( 1）按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
( 2）按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。
带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
( 3）按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
①．无源滤波器：仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。
这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。
②．有源滤波器：由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。
这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。
3. 滤波器的主要参数(1）通带增益A0：滤波器通带内的电压放大倍数。
实验一滤波器幅频特性的测试
实验一1-1 滤波器幅频特性的测试一。
实验目的1。
了解无源和有源滤波器的工作原理及应用. ２。
掌握滤波器幅频特性的测试方法。
二．实验原理滤波器是一种选频装置,可以使某给定频率范围内的信号通过而对该频率范围以外的信号极大地衰减.1。
RC 无源低通滤波器ＲＣ无源低通滤波器原理如图1—1RC 低通滤波器,它的电路简单,抗干扰性强，有较好的低频性能，构成的组件是标准电阻、电容，容易实现。
其传递函数为=)(s H 11)()(+=s s u s u i oτ（1－１） 式中：τ＝R Ｃ。
低通滤波器频率特性为ωτωj j H +=11)(（１—2)图1-１ RC 低通滤波器其幅频特性)(ωA 为2)(11)(ωτω+=A （1－３)低通滤波器的截止频率为ﻩRCf c π21=（1-4)ﻩ图1－2 一阶有源低通滤波器 2。
RC 有源低通滤波器R Ｃ有源低通滤波器原理如图1—２R Ｃ1)()()(+==s Ks u s u s H i o τ（1－５) 式中：11R R K F+=（Ｒ１、R Ｆ参数可参考图1－２，也可自选）. 频率特性为ωτωj Kj H +=1)(（1-6）式（１—5）与式（1—1)相似,只是增益不同。
3。
幅频特性的测试x(t ）=x 0s ｉn ωt ，在其输出达到稳态后测量输出和输入的幅值比．这样可得到该R输入信号频率ω下滤波器的传输特性。
逐次改变输入信号的频率，即可得到幅频特性曲线.三．实验仪器和设备１．低频信号发生器一台２．毫伏表一台３．直流稳压电源一台4。
ＲC无源滤波器接线板一块5。
有源低通滤波器线路板一块四。
实验步骤1.将RC滤波器接线板低通滤波器部分的RRC低通滤波器输入端,双路毫伏表中的一路接低通滤波器的输入端，另一路接输出端。
２．由信号发生器输出一定幅度的正弦信号电压.先检查低频信号发生器幅值调节旋钮，使之在最小（逆时针旋转到底)位置，输出信号频率调到２0Hz，然后逐渐调大信号电压使监测毫伏表指示约１伏,记下滤波器输入和输出的信号电压值。
常用滤波器的频率特性分析
常用滤波器的频率特性分析摘要：滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。
在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。
滤波器对实现电磁兼容性是很重要的。
本文所述内容主要有滤波器概述及原理、种类等。
尽管数字滤波技术已得到广泛应用，但模拟滤波在自动检测、自动控制以及电子测量仪器中仍被广泛应用。
故对常见滤波器中低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器，EMI 滤波器，从频率出发，进行特性分析。
一、引言滤波器，是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。
对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
二、原理滤波器一般有两个端口，一个输入信号、一个输出信号利用这个特性可以将通过滤波器的一个方波群或复合噪波，而得到一个特定频率的正弦波。
滤波器是由电感器和电容器构成的网路，可使混合的交直流电流分开。
电源整流器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波，而获得比较纯净的直流输出。
最基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为L型滤波。
所有各型的滤波器，都是集合L型单节滤波器而成。
基本单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成，串联臂为电感器，并联臂为电容器。
在电源及声频电路中之滤波器，最通用者为L型及π型两种。
就L型单节滤波器而言，其电感抗XL与电容抗XC，对任一频率为一常数，其关系为XL·XC=K2故L型滤波器又称为K常数滤波器。
倘若一滤波器的构成部分，较K常数型具有较尖锐的截止频率（即对频率范围选择性强），而同时对此截止频率以外的其他频率只有较小的衰减率者，称为m常数滤波器。
所谓截止频率，亦即与滤波器有尖锐谐振的频率。
通带与带阻滤波器都是m常数滤波器，m为截止频率与被衰减的其他频率之衰减比的函数。
滤波器主要参数与特性指标-滤波器的主要性能参数
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载滤波器主要参数与特性指标-滤波器的主要性能参数地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容滤波器的主要参数（Definitions）：中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。
截止频率（Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。
相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。
通带带宽（BWxdB）：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。
f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。
通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。
分数带宽（fractional bandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。
插入损耗（Insertion Loss）：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征，如要求全带内插损需强调。
纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。
带内波动（Passband Riplpe）：通带内插入损耗随频率的变化量。
1dB带宽内的带内波动是1dB。
带内驻波比（VSWR）：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。
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四种滤波器的幅频特
性
四种滤波器的幅频特性
本次实验是观察四种滤波器（低通、高通、带宽、带阻）的幅频特性，以加强对各种滤波器的功能认知。
本次实验我们选用的放大器为324型，其功能图如下所示:
下面我们来逐步观察一下四种滤波器的特性。
1.低通滤波器
其电路图如下所示：
图中，电阻R1=R2=R=10KΩ，C1=C2=0.01uF,Ro=0.8R=8Ω，Vcc+＝
+12V，
Vcc-＝-12V ，低通滤波器的传递函数20
02
2
)(
ω
αωω++=s s K s H p ，
，其中
2
221102
121001111;
1;
1C R K R R C C C R R R
R
K K f
f p -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==
+==αωω带入数据w 。
＝10000rad/s ，Kp ＝1.8，α＝1.2，
()(
)
2
2
2202
2
25/2425/78.1)(ωωω
ωω+-=
j H ；
当w ＝0时)(ωj H ＝1.8，；w 增加且w<4800rad/s 时，)(ωj H 增加；当>4800rad/s 时, )(ωj H 减小,;w 趋近无穷时, )(ωj H 趋近于0。
此时wc=1.17rad/s 。
对于不同的α，滤波器的幅频特性也不相同
对于实验中的低通，α＝1.2，与1.25的相似，我们对于实验数据的测量如下：
输入为100mV 频率f （Hz ）
输出V （v ） 频率f （Hz ） 输出V （v ） 10 1.965 2200 0.756 30 1.965 2300 0.698 50 1.960 2400 0.650 100 1.950 2500 0.596 200
1.945
2600
0.548
500 1.945 2700 0.518 800 1.945 2800 0.484 1000 1.855 2900 0.438 1100 1.795 3000 0.414 1200 1.755 3500 0.311 1300 1.700 4000 0.238 1400 1.490 4500 0.180 1500 1.400 5000 0.148 1600 1.290 5500 0.123 1700 1.195 6000 0.105 1800 1.095 7000 0.078 1900 0.966 8000 0.057 2000 0.898 9000 0.046 2100 0.818 10000 0.036 范围10～6kHz输出不失真
绘出的幅频特性图如下：
2、高通滤波器
其电路图如下：
其中R1=R2=R=10K,C1=C2=0.01uF,Ro=0.8R=8K
高通的传递函数为2
022
)(ω
αω++=
s s s K s H p ，
()()
2
220
2
2
)(ωαωω
ω
ωω+-=
p K j H ，
1121
2
02
12100
1111;
1
;1C
R K C C R C C R R R
R K K f f p -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
=+
==αωω带入数值后，Kp ＝1.8，
W=0时)(ωj H ＝0；w<4800rad/s 时)(ωj H 增加;w 趋近于无穷时, )(ωj H 保持不变。
对于不同的α，滤波器的幅频特性也不相同
频率f （Hz ） 输出V （v ） 频率f （Hz ） 输出V （v ） 100 0.018 1.3k 1.485 200 0.050 1.4k 1.615 300 0.095 1.5k 1.720 400 0.168 1.6k 1.790 500 0.260 1.8K 1.890 600 0.382 2.0K 1.920 700 0.517 2.5K 1.975 800 0.676 3.0K 1.970 900 0.846 4.0K 1.965 1K 1.008 5.0K 1.965 1.1K 1.200 10K 1.965 1.2K 1.355
绘制的幅频特性图如下：
3带通滤波器
其电路图如下所示：
其中R1=R2=R3=R=10K,C1=C2=0.01u F，Ro=8K，
带通的传递函数为
2
2
)
/
(
)
/
(
)
(
ω
ω
ω
+
+
=
s
Q
s
s
Q
K
s
H p，
()()
22
22
22
00
()
/
p
K
H j
Q
ωω
ω
ωωωω
-
-+
()
1
2
2
3
1
3
1
1
2
1
3
2
1
2
1
1
2
1
3
1
2
1
1
1
1
1
;
;
1
1
1
C
R
K
C
R
C
R
C
R
Q
C
C
R
R
R
R
R
R
R
K
R
R
C
C
K
K
f
f
f
p
-
+
+
+
=
+
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
-
+
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
+
+
=
-
ω
ω
Q为品质因数，不同的Q对幅频特性影响如下图：
数据如下：
频率f（Hz）输出V（v）频率f（Hz）输出V（v）
20 0.016 3K 0.760
50 0.035 3.5K 0.686
100 0.067 4K 0.610
200 0.139 4.5K 0.572
300 0.205 5K 0.518
400 0.268 6K 0.434
500 0.341 7K 0.368
600 0.398 8K 0.340
700 0.453 9K 0.310
800 0.516 10K 0.263
900 0.570 12K 0.223
1K 0.618 15K 0.180
1.5K 0.814 18K 0.151
1.8K 0.866 20K 0.140
2.0K 0.872 25K 0.105
2.02K 0.880(最大) 30K 0.092
2.2K 0.868 40K 0.066
2.5K 0.826 50K 0.055（出现失
真）输出范围200～40KHz
绘制的幅频特性图如下：
4
、带阻滤波器 其电路图如下所示：
带阻的传递函数为22
02200
()()(/)p K s H s s Q s ωωω+=
++，()()
022
22
2
200
()/p K H j Q ωωωω
ω
ωω-=
-+；
()f f p K C
R Q CR R
R K K -=
=
+
==22
;1;1000
ωω； 不同的Q 产生的影响如下：
数据如下： 频率f （Hz ） 输出V （v ） 频率f （Hz ） 输出V （v ） 10 1.89 1.39K 0.069
20 1.89 1.396K 0.042(最小) 100 1.89 1.4K 0.053 700
1.89
1.41K
0.108
800 1.84 1.42K 0.178
900 1.80 1.44K 0.328
1K 1.68 1.46K 0.456
1.1K 1.545 1.48K 0.59
1.2K 1.255 1.5K 0.708
1.22K 1.180 1.52K 0.820
1.24K 1.085 1.55K 0.940
1.26K 0.98 1.6K 1.165
1.28K 0.855 1.7K 1.435
1.3K 0.708 1.8K 1.565
1.32K 0.580 1.9K 1.680
1.34K 0.448
2.0K 1.710
1.35K 0.371
2.5K 1.815
1.36K 0.292 3.0K 1.825
1.38K 0.148 4.0K 1.825(失真)
绘制的幅频特性图如下所示：。