工程测试技术(4)

《工程测试技术(4)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程测试技术第四章信号处理本章学习要求：了解模拟信号放大电路原理；了解信号调制、解调原理；了解信号滤波器工作原理；了解信号模数转换和数模转换原理；掌握信号采样定理，能正确选择采样频率；了解数字信号处理中信号截断、能量泄露、栅栏效应等现象；掌握常用的数字信号处理方法。本章目录4.1概述（2学时）4.2信号放大4.3调制与解调4.4信号的滤波（4学时）4.5数字信号处理概述4.6模数(A/D)和数模(D/A)转换4.7数字信号处理中的基本理论（2学时）4.8数字滤波、数据压缩4.9信号的输出2工程测试技术4.4信号的滤波4.4.1概述4.4.2滤波器的一般特性

2、4.4.3滤波器类型介绍4.4.4滤波器综合运用3工程测试技术4.4.1概述滤波：选取信号中感兴趣的成分，而抑制或衰减掉其它不需要的成分。滤波器：能实施滤波功能的装置。滤波方式的分类：对输入量滤波（简称输入滤波）；对输出量滤波（简称输出滤波）。滤波器按供电方式的分类：无源滤波有源滤波4工程测试技术根据其选频的方式分类：低通滤波高通滤波带通滤波带阻滤波5工程测试技术4.4.2滤波器的一般特性对于一个理想的线性系统来说，若要满足不失真测试的条件，该系统的频率响应函数应为：若一个滤波器的频率响应函数H(f)具有如下形式：则该滤波器称为理想低通滤波器。理想低通滤波

3、器的幅、相频特性6工程测试技术1.理想低通滤波器对单位脉冲的响应将单位脉冲输入理想低通滤波器，则它的响应若考虑t0≠0，亦即有时延时，理想低通滤波器：脉冲响应函数其波形在整个时间轴上延伸，且其输出在输入到来之前，亦即t<0时便已经出现。理想低通滤波器，在物理上是不可实现的。理想低通滤波器的脉冲响应7工程测试技术2.理想低通滤波器对单位阶跃的响应给理想低通滤波器输入一阶跃函数：滤波器的响应为：其中：理想低通滤波器对单位阶跃输入的响应无相角滞后时移t0=0有相角滞后时移t0≠08工程测试技术3.实际滤波器的特征参数0ffc1fc2A00.707A0dBQ=f0

4、/B纹波幅度d：绕幅频特性均值A0波动值；带宽B：上下两截止频率间的频率范围称为带宽，B=fc2-fc1，又称-3dB带宽；品质因子Q：对于一个带通滤波器，其品质因子Q定义为中心频率f0与带宽B之比；截止频率fc：所对应的频率，也称作-3dB频率；9工程测试技术3.实际滤波器的特征参数（续）倍频程选择性：上截止频率fc2与2fc2之间或下截止频率fc1与2fc1间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程的衰减量，以dB表示。倍频程衰减量以dB/oct表示（Octave，倍频程）。衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性越好。滤波器因数（矩形系数）：滤波器幅频特

5、性的-60dB带宽与-3dB带宽的比，即：对理想滤波器有λ=1。对普通使用的滤波器，λ一般为(1～5)。10工程测试技术4.4.3滤波器类型介绍1.低通滤波器3.带通滤波器4.带阻滤波器2.高通滤波器11工程测试技术1.低通滤波器一阶RC低通滤波器电路的微分方程为：令τ=RC，低通滤波器的上截止频率：频率衰减速度慢，亦即它的倍频程选择性差，仅为6dB/oct。12工程测试技术b.一阶有源低通滤波器解决负载效应的最好办法是采用运放来构造有源滤波器。截止频率放大倍数截止频率放大倍数13工程测试技术2.高通滤波器根据右图有：滤波器的-3dB截止频率为：频率响应函

6、数为：令RC=τ，得传递函数：14工程测试技术3.带通滤波器将一个低通和一个高通滤波器级联便可获得一个带通滤波器特性，其传递函数为：上、下截止频率：15工程测试技术4.带阻滤波器无源带阻滤波器带采用桥式T型或双T网络，前一种可看作一个低通和一个高通滤波器的并联。16工程测试技术4.5数字信号处理概述MP3/VoiceRecorder-Player17工程测试技术1、数字信号处理的主要研究内容利用计算机或专用信号处理设备，以数值计算的方法对信号作采集、变换、综合、估值与识别等处理。内容包括数字波形分析、幅值分析、频谱分析、数字滤波和数据压缩等。0AtX(0)

7、X(1)..X(N)18工程测试技术用数学计算和计算机显示代替复杂的电路和机械结构。数字信号电平只有高、低之分，在高、低电平之间有相当大的抗干扰容限。在信号传输过程中虽然信号电压的幅度及波形可能产生一定程度的失真，但其表达的信号1，0并不因此受到影响，因此，数字系统的稳定性、抗干扰能力等方面都优于模拟信号系统。2.数字信号处理的优势19工程测试技术只要简单地增加二进制位数就可以大大提高信息量和数值表达的精度，因此数字系统的数值处理精度是其他非数字处理系统都无法达到的。数字信号处理电路是以逻辑电路为基础的，电路结构简单、易于集成化。目前，数字电路的集成度远高

8、于模拟电路，而制造成本却很低。2.数字信号处理的优势（续）20工程