数字滤波器与模拟滤波器设计比较

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电路中的电子滤波器数字滤波与模拟滤波的比较

电路中的电子滤波器数字滤波与模拟滤波的比较

电路中的电子滤波器数字滤波与模拟滤波的比较电路中的电子滤波器:数字滤波与模拟滤波的比较概述:电子滤波器作为电路中的重要组成部分,广泛应用于各种电子设备中,用于滤除噪声和调节信号频率。

随着科技的不断发展,数字滤波器逐渐取代了传统的模拟滤波器,成为电子滤波器的主流技术。

本文将对数字滤波器和模拟滤波器进行比较,探讨它们各自的特点和适用场景。

一、模拟滤波器的特点和应用模拟滤波器是使用传统的模拟电路构成的滤波器,其特点如下:1. 连续信号处理:模拟滤波器对输入信号进行连续处理,能够精确地处理输入信号中的每个时刻的数值。

2. 宽带信号处理:模拟滤波器能够处理宽频带信号,适用于频率范围较宽的应用场景。

3. 较低的处理延迟:模拟滤波器在处理信号时的延迟较低,适用于实时性要求较高的应用。

模拟滤波器广泛应用于音频设备、射频通信、医疗仪器等领域,但也存在一些缺点。

模拟滤波器的设计和制造成本较高,体积较大,并且受到环境的影响比较大,容易受到温度、湿度等因素的影响,从而导致性能下降。

二、数字滤波器的特点和应用数字滤波器是通过数字信号处理技术实现的滤波器,其特点如下:1. 离散信号处理:数字滤波器对输入信号进行离散处理,将连续信号转换为离散信号,然后进行处理。

2. 精确度高:数字滤波器具有较高的精确度,可以通过调整数字滤波器的参数进行精确的滤波处理。

3. 稳定性好:数字滤波器在不受环境温度、湿度等因素的干扰,具有较好的稳定性。

4. 适应性强:数字滤波器可以根据输入信号的特点进行动态调整,适用于不同的应用场景。

数字滤波器广泛应用于音频处理、图像处理、通信系统等领域。

随着数字信号处理技术的不断发展,数字滤波器的性能和适用范围也在不断扩展。

三、数字滤波器与模拟滤波器的比较数字滤波器和模拟滤波器各自有其独特的特点和优势,下面将对两者进行比较:1. 精度:数字滤波器由于使用离散信号处理技术,能够实现更高的精度和准确度。

而模拟滤波器受到电子元器件和环境因素的限制,精度相对较低。

数字滤波器优缺点

数字滤波器优缺点

数字滤波器优缺点数字滤波器是一种能够处理数字信号的设备,它可以对信号进行滤波处理,去除或者减弱信号中的某些成分,以期望得到符合需求的信号。

数字滤波器广泛应用于各种工程领域,如通信、音频处理、图像处理等,其在信号处理中扮演着重要的角色。

在实际应用中,数字滤波器既有各自的优点,也存在一些局限性。

优点1.灵活性强:与模拟滤波器相比,数字滤波器更加灵活多样,可以很容易地实现各种滤波算法和功能。

2.精确性高:数字滤波器在运算过程中不受模拟元件的误差影响,能够提供较高的滤波精度和稳定性。

3.易于实现:数字滤波器可以通过编程语言在数字处理器或者嵌入式系统中实现,非常适合自动化生产和大规模应用。

4.可调性强:数字滤波器参数可以进行软件调节,可以根据需要随时更改滤波特性,提高了应用的灵活性。

5.可靠性高:数字滤波器结构简单,元器件稳定,故可靠性较高,且易于维护和升级。

缺点1.抗混叠性:在处理高频信号时,数字滤波器需要进行抗混叠处理,否则可能出现混叠误差,影响滤波效果。

2.时滞现象:数字滤波器存在处理延迟,导致信号输出在输入信号之后,这种时滞可能对某些实时性要求高的应用产生不利影响。

3.量化误差:数字滤波器在模拟信号转换为数字信号时,存在量化误差,会对滤波结果产生一定的影响。

4.复杂度:某些高级数字滤波器需要较复杂的算法和大量的计算,对硬件和软件实现都提出了一定的挑战。

结语数字滤波器作为数字信号处理的关键工具,具有诸多优点和一定的局限性。

在实际应用中,我们可以根据具体需求和工程背景选择合适的数字滤波器,充分发挥其优点,同时针对缺点采取有效的补偿措施,以确保信号处理的准确性和稳定性。

在今后的发展中,数字滤波器将继续发挥重要作用,为各类工程问题提供有效的信号处理解决方案。

滤波器设计中的滤波器阻带和通带的数字滤波器和模拟滤波器的比较分析

滤波器设计中的滤波器阻带和通带的数字滤波器和模拟滤波器的比较分析

滤波器设计中的滤波器阻带和通带的数字滤波器和模拟滤波器的比较分析滤波器是一种能够选择性地通过某些频率信号而抑制其他频率信号的电子器件。

在信号处理及通信系统中,滤波器起到了至关重要的作用。

滤波器通常分为数字滤波器和模拟滤波器,它们在滤波器阻带和通带等方面有着不同的特点,本文将对其进行比较分析。

一、数字滤波器的滤波器阻带和通带数字滤波器通过数字信号的处理来实现滤波功能。

它使用数字信号的采样值作为输入,并对其进行离散处理。

数字滤波器的滤波器阻带和通带受到离散信号的采样频率以及数字信号表示的位数的限制。

数字滤波器的通带指的是滤波器能够完全通过信号的频率范围。

通常情况下,数字滤波器对于低频信号的通过效果较好,对于高频信号存在一定的误差。

此外,数字滤波器的通带带宽可调节,可以根据实际应用需求进行灵活选择。

数字滤波器的阻带指的是滤波器能够抑制信号的频率范围。

阻带的宽度取决于数字滤波器的设计参数,比如滤波器的阻带截止频率以及滤波器的阻带衰减等。

二、模拟滤波器的滤波器阻带和通带模拟滤波器通过连续信号的处理来实现滤波功能。

它使用连续信号的采样值作为输入,并对其进行连续处理。

模拟滤波器的滤波器阻带和通带受到连续信号的频率范围以及模拟信号的特性的限制。

模拟滤波器的通带和阻带与数字滤波器具有相似的概念。

通带指的是滤波器能够完全通过信号的频率范围,而阻带指的是滤波器能够抑制信号的频率范围。

模拟滤波器的通带和阻带的宽度也是可以调节的,通过改变滤波器的设计参数来实现。

然而,模拟滤波器与数字滤波器相比,其通带和阻带在频率范围、带宽选择以及精度等方面存在一些区别。

模拟滤波器通常可以处理更高的频率范围,因为其输入和输出信号是连续的。

而数字滤波器由于需要对信号进行离散处理,通常只能处理有限的频率范围。

此外,模拟滤波器在带宽选择和精度方面具有更大的自由度,可以根据具体应用需求来进行调整。

三、数字滤波器与模拟滤波器的比较分析从上述描述可以看出,数字滤波器和模拟滤波器在滤波器阻带和通带方面具有一些共同点,也存在一些差异。

带通滤波器的设计与优化

带通滤波器的设计与优化

带通滤波器的设计与优化随着数字信号处理技术的不断发展,带通滤波器在信号处理领域中扮演着重要的角色。

本文将针对带通滤波器的设计与优化进行探讨,包括基本原理、设计方法以及优化策略。

一、带通滤波器的基本原理带通滤波器是一种能够将某一频段内的信号通过而阻断其他频段信号的滤波器。

它通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联构成。

低通滤波器负责滤除高频部分,高通滤波器则负责滤除低频部分,从而实现带通滤波的效果。

二、带通滤波器的设计方法带通滤波器的设计方法有许多种,常见的有模拟滤波器设计和数字滤波器设计两种方法。

1. 模拟滤波器设计模拟滤波器设计是指利用传统的电路元件对模拟信号进行滤波。

其中,基于电容和电感的滤波器设计方法较为常见。

通过选择适当的电路拓扑结构和元件数值,可以实现所需的带通滤波器响应。

2. 数字滤波器设计数字滤波器设计是指利用数字信号处理的方法对数字信号进行滤波。

常见的数字滤波器设计方法有无限脉冲响应(IIR)滤波器和有限脉冲响应(FIR)滤波器。

在设计数字滤波器时,需要确定滤波器的阶数、截止频率和通带、阻带的衰减要求等参数。

通过选择适当的滤波器结构和调整参数数值,可以实现满足需求的带通滤波器设计。

三、带通滤波器的优化策略为了进一步优化带通滤波器的性能,可以采用以下策略:1. 频率域优化频率域优化是指通过对滤波器的频率响应进行优化,以提高滤波器的通带平坦度、阻带衰减等性能指标。

常见的频率域优化方法有窗函数法、椭圆逼近法、最小二乘法等。

2. 时间域优化时间域优化是指通过改变滤波器的时域响应,以实现对滤波器性能的优化。

常见的时间域优化方法有窗函数法、基于最小最大误差设计法等。

3. 参数优化参数优化是指对滤波器结构的参数进行调整,以实现对滤波器性能的优化。

通过改变滤波器的阶数、截止频率等参数,可以快速调整滤波器的频率响应。

四、带通滤波器的设计与应用带通滤波器广泛应用于数字通信、音频处理、图像处理等领域。

数字滤波器与模拟滤波器的对比分析

数字滤波器与模拟滤波器的对比分析

数字滤波器与模拟滤波器的对比分析一、引言滤波器是信号处理中常用的工具之一,用于去除信号中的噪声或者对信号进行形态调整。

数字滤波器和模拟滤波器是滤波器的两种主要类型。

本文将从原理、实现方式以及应用场景等方面对数字滤波器和模拟滤波器进行对比分析。

二、数字滤波器1. 原理与实现方式数字滤波器是通过数字信号处理技术对信号进行滤波处理。

它将信号离散化后,采用算法对每个采样点进行滤波计算,然后再进行插值或重构恢复成连续信号。

常见的数字滤波器类型包括无限脉冲响应(infinite impulse response, IIR)滤波器和有限脉冲响应(finite impulse response, FIR)滤波器等。

2. 优点(1)灵活性高:数字滤波器可以自由调整滤波器参数,如截止频率、滤波特性等,以适应不同的应用需求。

(2)精确性高:数字滤波器可以提供较高的滤波精度,并且可以通过增加采样点数来进一步提高精度。

3. 应用场景数字滤波器广泛应用于数字通信、音频处理、图像处理等领域。

例如,在语音信号中去除环境噪声、在音频设备中进行均衡器调节、在数字相机中进行图像去噪等。

三、模拟滤波器1. 原理与实现方式模拟滤波器是基于电路原理对信号进行滤波处理。

它通过电容、电感、电阻等元件组成的RC或RLC电路来实现滤波功能。

常见的模拟滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

2. 优点(1)实时性好:模拟滤波器能够处理连续信号,无需离散化处理,因此具有较好的实时性能。

(2)低噪声性能:模拟滤波器在信号处理过程中噪声较小,适用于对信号质量要求较高的场景。

3. 应用场景模拟滤波器常用于电子仪器中,如模拟电视机、模拟音响等。

此外,在一些对信号处理要求较高的场景,如无线通信、雷达信号处理等,也会使用模拟滤波器。

四、数字滤波器与模拟滤波器的对比1. 实现方式数字滤波器通过数字信号处理算法实现滤波效果,而模拟滤波器通过电路中的电子元件来实现滤波效果。

滤波器设计中的数字滤波器和模拟滤波器的比较

滤波器设计中的数字滤波器和模拟滤波器的比较

滤波器设计中的数字滤波器和模拟滤波器的比较在信号处理和电子工程领域中,滤波器是非常重要的一类设备。

滤波器的作用是去除信号中的杂散成分,使得输出信号更接近于所期望的信号。

根据滤波器的工作原理和实现方式的不同,可以将滤波器分为数字滤波器和模拟滤波器两种类型。

本文将对这两种类型的滤波器进行比较和分析。

一、数字滤波器数字滤波器是基于数字信号处理的原理设计和实现的。

它将连续时间信号转换为离散时间信号,并利用数字信号处理算法来处理信号。

数字滤波器的主要特点如下:1. 数字化处理:数字滤波器将信号进行采样,将连续信号转换为离散信号。

这种数字化的处理方式能够使得滤波器具备更高的灵活性和可调性。

2. 稳定性:数字滤波器具有较好的稳定性,能够在无失真的情况下处理信号。

而且数字滤波器易于实现自适应滤波算法,能够对输入信号的变化做出及时的响应。

3. 精确性:数字滤波器的处理过程是以数字化精度为基础的,因此可以实现较高的精确性。

通过调整数字滤波器的采样频率和滤波算法,可以实现更精细的滤波效果。

4. 实时性:由于数字滤波器的工作是基于离散时间信号的处理,所以数字滤波器具备较高的实时性能。

这使得数字滤波器广泛应用于实时信号处理和通信系统中。

二、模拟滤波器模拟滤波器是基于电路和模拟信号处理的原理设计和实现的。

它通过电子元器件来实现信号处理和滤波的功能。

模拟滤波器的主要特点如下:1. 连续处理:模拟滤波器通过连续时间信号传输和处理来实现信号滤波。

这种连续处理的方式能够使得模拟滤波器具备更高的带宽和动态范围。

2. 近似性:对于非常复杂的滤波算法,模拟滤波器可以提供较好的近似性能。

模拟滤波器能够较好地对信号进行平滑和抑制噪声等处理,适用于一些对滤波效果要求较高的应用场景。

3. 廉价性:由于模拟滤波器是基于电路的设计和实现,因此相对来说成本更低。

这使得模拟滤波器在某些应用中具有优势,比如对于信号干扰要求较高的环境。

4. 实现复杂度:模拟滤波器的设计和实现过程相对复杂,需要考虑电路的稳定性、元器件的性能和参数等因素。

数字滤波器与模拟滤波器设计比较

数字滤波器与模拟滤波器设计比较

数字滤波器与模拟滤波器设计比较-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)滤波器的应用 (1)滤波器的发展现状 (1)2 模拟滤波器设计 (3)低通滤波器设计 (3)巴特沃思型低通滤波器设计 (3)切比雪夫型低通滤波器设计 (5)高通滤波器设计 (8)巴特沃思型高通滤波器设计 (8)带通滤波器设计 (10)切比雪夫型带通滤波器设计 (13)带阻滤波器设计 (15)巴特沃思型带阻滤波器设计 (16)3 数字滤波器设计 (19)数字滤波器概述 (19)数字滤波器的基本结构 (21)数字滤波器的设计原理 (24)有限冲激响应滤波器设计 (25)无限冲激响应滤波器设计 (27)4 模拟滤波器与数字滤波器比较 (28)模拟滤波器和数字滤波器优缺点 (28)模拟滤波器与数字滤波器比较 (28)结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)数字滤波器与模拟滤波器设计比较摘要模拟滤波器的设计方法已经比较成熟,在实际电路应用中常用于滤波精度不是很高的场合。

模拟滤波器所要解决的主要问题是怎样设计出比较准确的截止频率和通频带。

当一个混合信号通过模拟滤波器时,在滤波器通频带内的信号如何能够完整通过。

上述的问题可以以模拟滤波器的归一化标准设计数据为基础来设计,设计中主要是对滤波器截止频率和特征阻抗的变换。

模拟滤波器的归一化设计法比较简单,但截止频率特性与理想滤波器还是有一些偏差。

数字滤波器的设计主要是解决如何获得离散的时间系统函数,要解决此问题可以采用脉冲响应不变法和窗函数法。

用窗函数法设计的数字滤波器的相位特性要比脉冲响应不变法好些,而采用脉冲响应不变法可能会造成数字滤波器频率响应的失真。

关键词数字滤波器/模拟滤波器/截止频率/窗函数DIGITAL FILTER ANALOG FILTER DESIGN ANDCOMPARISONABSTRACTAnalog filter design method is relatively mature,often used in the actual circuit application filtering accuracy is not high occasions.Analog filter main problem to be solved is how to design a more accurate cutoff frequency and passband.When a mixed-signal through the analog filter,the filter passband signal how to complete pass.These problems can be an analog filter, the normalized standard design data as a basis for the design, the design of the filter is mainly cutoff frequency and characteristic impedance transformation.The normalized analog filter design method is relatively simple, but the ideal filter cutoff frequency characteristics and there are some deviations.Digital filter design is to solve how to obtain a discrete-time system function can be used to solve this problem impulse response method and the window function method.With a window function design phase characteristics of the digital filter method better than the impulse response,while the use of impulse response method may cause distortion of the frequency response of the digital filter.KEY WORDS Digital filter,Analog filter,Cutoff frequency,Window function1 绪论滤波器的应用滤波器顾名思义,就是能够滤除波动及噪声的一种工具。

滤波器的模拟和数字滤波器设计技术

滤波器的模拟和数字滤波器设计技术

滤波器的模拟和数字滤波器设计技术滤波器是一种能够改变信号频谱的电路或系统。

它可以选择性地通过或者阻断特定频率的信号,以达到滤波的目的。

在现代电子系统中,滤波器扮演着至关重要的角色,被广泛应用于音频处理、通信系统以及图像信号处理等领域。

一、模拟滤波器设计技术模拟滤波器是一种基于模拟电路实现的滤波器。

它采用电阻、电容和电感等元件组成,能够处理连续时间的模拟信号。

模拟滤波器按照频率响应的不同可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器。

1. 低通滤波器低通滤波器的频率响应在截止频率以下具有较小的衰减,用于将低频信号通过而滤除高频成分。

常见的低通滤波器有RC低通滤波器和Butterworth低通滤波器等。

设计低通滤波器的关键是确定截止频率和了解所需的衰减特性。

2. 高通滤波器高通滤波器在截止频率以上可以通过较小的衰减,而阻断低频信号。

常见的高通滤波器有RLC高通滤波器和Butterworth高通滤波器等。

高通滤波器的设计也需要确定截止频率和衰减特性。

3. 带通滤波器带通滤波器通过一定范围内的频率信号,而阻断其他频率范围的信号。

它由低通滤波器和高通滤波器串联而成,常见的带通滤波器有二阶和四阶Butterworth带通滤波器。

带通滤波器的设计需要确定通带和阻带的范围。

4. 带阻滤波器带阻滤波器在某一频率范围内具有较小的衰减,而在该范围之外的频率上具有较大的衰减。

它由低通滤波器和高通滤波器并联组成,常见的带阻滤波器有二阶和四阶Butterworth带阻滤波器。

带阻滤波器的设计需要确定通带和阻带的范围。

二、数字滤波器设计技术数字滤波器是一种使用数字算法实现的滤波器,能够对离散时间信号进行处理。

它通常采用差分方程或者快速傅里叶变换(FFT)等算法实现。

1. IIR数字滤波器IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器是一种递归型的数字滤波器。

它的频率响应特性可以通过极点和零点的位置来描述。

常见的IIR数字滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

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目录摘要 (I)ABSTRACT....................................................................................................................................................... I I 1绪论. (1)1.1 滤波器的应用 (1)1.2 滤波器的发展现状 (1)2 模拟滤波器设计 (3)2.1 低通滤波器设计 (3)2.1.1 巴特沃思型低通滤波器设计 (3)2.1.2 切比雪夫型低通滤波器设计 (5)2.2 高通滤波器设计 (8)2.2.1 巴特沃思型高通滤波器设计 (8)2.3 带通滤波器设计 (10)2.3.1 切比雪夫型带通滤波器设计 (13)2.4 带阻滤波器设计 (15)2.4.1 巴特沃思型带阻滤波器设计 (16)3 数字滤波器设计 (25)3.1 数字滤波器概述 (25)3.1.1 数字滤波器的基本结构 (21)3.1.2 数字滤波器的设计原理 (24)3.2 有限冲激响应滤波器设计 (25)3.3 无限冲激响应滤波器设计 (27)4 模拟滤波器与数字滤波器比较 (28)4.1 模拟滤波器和数字滤波器优缺点 (28)4.2 模拟滤波器与数字滤波器比较 (36)结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)数字滤波器与模拟滤波器设计比较摘要模拟滤波器的设计方法已经比较成熟,在实际电路应用中常用于滤波精度不是很高的场合。

模拟滤波器所要解决的主要问题是怎样设计出比较准确的截止频率和通频带。

当一个混合信号通过模拟滤波器时,在滤波器通频带内的信号如何能够完整通过。

上述的问题可以以模拟滤波器的归一化标准设计数据为基础来设计,设计中主要是对滤波器截止频率和特征阻抗的变换。

模拟滤波器的归一化设计法比较简单,但截止频率特性与理想滤波器还是有一些偏差。

数字滤波器的设计主要是解决如何获得离散的时间系统函数,要解决此问题可以采用脉冲响应不变法和窗函数法。

用窗函数法设计的数字滤波器的相位特性要比脉冲响应不变法好些,而采用脉冲响应不变法可能会造成数字滤波器频率响应的失真。

关键词数字滤波器/模拟滤波器/截止频率/窗函数DIGITAL FILTER ANALOG FILTER DESIGN ANDCOMPARISONABSTRACTAnalog filter design method is relatively mature,often used in the actual circuit application filtering accuracy is not high occasions.Analog filter main problem to be solved is how to design a more accurate cutoff frequency and passband.When a mixed-signal through the analog filter,the filter passband signal how to complete pass.These problems can be an analog filter, the normalized standard design data as a basis for the design, the design of the filter is mainly cutoff frequency and characteristic impedance transformation.The normalized analog filter design method is relatively simple, but the ideal filter cutoff frequency characteristics and there are some deviations.Digital filter design is to solve how to obtain a discrete-time system function can be used to solve this problem impulse response method and the windowfunction method.With a window function design phase characteristics of the digital filter method better than the impulse response,while the use of impulse response method may cause distortion of the frequency response of the digital filter.KEY WORDS Digital filter,Analog filter,Cutoff frequency,Window function1 绪论1.1 滤波器的应用滤波器顾名思义,就是能够滤除波动及噪声的一种工具。

在电路中滤波器可以用来提取混合信号中的有用信息和抑制无用信息,然而对于消除信号噪声的方法最基础的就是滤波技术。

不同的滤波器其滤波特性也不会完全一样,而滤除的噪声也不尽相同。

当选择使用低通滤波器时,信号的频率应该小于滤波器的截止频率。

如果选择使用滤波器时,噪声的频率低于信号的频率就使用高通滤波器。

当选择使用带通滤波器时,这时噪声的频率就应该满足既有低于信号频率的成分又有高于信号频率的成分。

当要使用带阻滤波器时,噪声频率应该包含在信号频率的某个范围内。

滤波器包含数字滤波器与模拟滤波器两种类型,在滤波器的应用中数字滤波器主要用于语音处理,消除信号噪声,电视制造技术,提取不同频带的信号。

而模拟滤波器的作用主要有衰减特定频率的信号,去除信号噪声,在模数转换器前起到抗混叠,在模数转换器后起到平滑波形的作用。

另外在测试系统和专用仪器仪表的使用中模拟滤波器则是一种重要的的变换装置[1]。

通常收音机的选频装置中就使用了带宽不变的带通滤波器,这样滤波器便在每一个频率段中的频率分辨率力都可以达到相应的指标。

通常情况下滤波器的分辨力与带宽是成反比的,当要提高滤波器的分辨力时频带宽度就会变窄。

这时如果要所有频率的范围都被包含在整个检测范围内,就要使用更多的滤波器。

1.2 滤波器的发展现状美国与德国的科学家在1917年各自发明出LC滤波器,在1918年导致在美国获得第一个多路复用器系统,1950年以来无源滤波器技术逐渐的成熟完善。

1960年以来,由于计算机技术的发展,集成的流程和材料工业得到快速发展,滤波器发展到一个新的水平,向低能耗、高精度、小尺寸、多功能、可靠稳定、廉价的方向发展,体积小,多功能,高精度,稳定和可靠的特点是1970年之后主要的方向[2]。

发展较快的有RC 有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移滤波器,在1976年左右,单片集成的几个滤波器已经被开发出来并应用[3]。

在1980年以来,人们对新型滤波器进行研究,目的是提高滤波器性能并逐步扩大应用。

1990年以来,人们侧重于各种类型的滤波器用于研究和开发各种产品。

自从1965年出现单片集成运算放大器以来,有源滤波器展现出了光明的前景。

1970年初,对于有源滤波器的发展人们很是重视,1978年出现了RC有源滤波器,滤波器集成发展到了一个很受欢迎的地步。

1974年更多的高频有源RC滤波器出现了,操作频率高达100kHz以上[4]。

由于现有的R对集成过程构成阻碍,所以出现了活跃的C 滤波器。

它很容易集成,更关键的是它能提高滤波的精度。

但是上述滤波器也存在一个缺点:每个分支组件是电容器,运算放大器没有直流反馈路径,因此稳定性成为问题。

1982年由盖革,艾伦等替代有源RC滤波器电阻R与连续开关电阻(SR)构成了SRC 滤波器,但是它仍然同属模拟滤波器。

由于预设电路和复杂的相位时钟,这种滤波器的发展并不乐观[5]。

总之,当各种不同的有源滤波器以RC有源滤波器为原型时,它们去除了电感,使RLC无源滤波器的尺寸变小。

但是上述滤波器还是存在很多需要探索的问题:理想运算放大器和具有偏差的实际特性,单片集成有源滤波器混合集成过程的持续改进需要更深入的研究。

仍需不断借助线性变换的方法来探索有源滤波器,以使其具有更少的有源元件。

因为具有电阻R,电阻误差比较高(20% ~ 30%)[6],还是很难完成大规模集成。

虽然还是存在很多问题,在理论和应用中RC有源滤波器却仍继续增长。

在中国普遍应用滤波器是在1950年以后,当时主要用于电话信道滤波与报路滤波。

历经几十年的发展进步,中国的滤波器已经包含在开发、生产和应用的国际发展的步伐中。

2 模拟滤波器设计2.1 低通滤波器设计2.1.1 巴特沃思型低通滤波器设计在巴特沃思型滤波器的设计中,大多都采用现代设计方法。

所谓巴特沃思型滤波器就是以巴特沃思归一化低通滤波器的设计数据为基准的滤波器,将它的截止频率和特征阻抗变换为待设计滤波器的相应值。

归一化低通滤波器的设计数据就是指具有1Ω的特征阻抗,和1/(2π)Hz 截止频率的模拟低通滤波器的数据[7]。

如果要改变模拟低通滤波器的截止频率,则要求出待设计滤波器的截止频率和参考模拟滤波器的比值,以M 表示前面的比值。

接着再将滤波器中的每一个元件值除以M 便得到相应结果,有以下计算公式:基准滤波器的截止频率率待设计滤波器的截止频=M ML L OLD NEW )()(= M C C OLD NEW )()(= (2-1) 以滤波器特征阻抗和参考滤波器特征阻抗相比得到比值K ,把参考滤波器中的每一电感元件值都乘以K ,每一个电容元件值都除以K 便得经过变换后的特征阻抗,有以下公式[8]:基准滤波器的特征阻抗抗待设计滤波器的特征阻=K K L L OLD NEW ⨯=)()( KC C OLD NEW )()(= (2-2) 下图中给出了巴特沃思型低通滤波器的设计步骤和设计数据,以图中的设计数据为例来设计滤波器。

图2-1 设计步骤 图2-2 归一化巴特沃思滤波器 试设计特征阻抗为50Ω,截止频率为300kHz 的二阶巴特沃思型低通滤波器。

根据归一化低通滤波器的设计数据施以截止频率变换和特征阻抗的变换。

1.41421H首先进行截止频率变换求出待设计滤波器截止频率和参考滤波器的比值M 。

592.1884955159154.010300)21(3003≈⨯===Hz Hz Hz kHz M π基准滤波器的截止频率率待设计滤波器的截止频 (2-3) 以M 除归一化低通滤波器的每一个元件值,便可得到截止频率的变换结果。

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