一种用于电流测量的椭圆滤波器的仿真与设计.pdf

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1、一种用于电流测量的椭圆滤波器的仿真与设计·15l·一种用于电流测量的椭圆滤波器的仿真与设计高振宇，赵龙章，李加杰(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京211000)摘要：针对控制器电流测量电路输入信号存在纹波电流干扰的问题，设计了一种基于运算放大器的椭圆有源低通滤波器。该滤波器截止频率为l0Hz，通带增益为40dB，对其进行了仿真分析，并且与同样性能指标的普通滤波器进行了比较，椭圆滤波器的幅频响应曲线在通带内增益平稳，过渡带特性较窄。关键词：频率特性；通带增益；椭圆；低通滤波器中图分类号：TN713．8文献标识码：A文章编号：1000—88

2、29(2014)03—0151—03SimulationandDesignoftheEllipticalFilterforCurrentMeasurementGAOZhen—yu，ZHAOLong—zhang，LIJia-jie(CollegeofAutomationandElectricalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211000，China)Abstract：Fortheproblemoftheripplecurrentinl：erferenceincurrentmeasu

3、rementcircuitusedincontroller，anellipseactivelow—passfilterisdesignedbasedonoperationalamplifier．Thefiltercut—offrequencyis10Hz，thepass—bandgainis40dB．Thesimulationofthefilterisalsoanalyzed．Comparedwiththesameperform—anceindicatorsofordinaryfilter，theamplitude—frequencerespon

4、securveofellipticfilterismoresmoothinthepass-bandgain，andthecharacteristicoftransitionzoonismorena~ow．Keywords：frequencecharacteristic；pass—bandgain；elliptical；lowpassfilter在设计有源滤波器的时候，有很多电路拓扑结构1实现方案的比较可以参考⋯。但是最终选用哪种拓扑结构，要根据具体的应用，分析各种滤波器特性，权衡优缺点，以达到滤波器设计中需要重点考虑的性能参数包括截止在应用中性能

5、最好，造价最低，选材最少的目的。已有频率、通带增益和品质因数。本设计中滤波器要实现文献主要对典型的巴特沃斯和切比雪夫滤波器分析得对电流的测量，并将测量值供给CPU采样。该滤波器较多，但对椭圆滤波器分析得较少。要求截止频率低，具有一定的放大增益，且通带平稳。本文介绍一种用于挖掘机控制器电流测量的椭圆椭圆低通滤波器，又称非全极点滤波器或考尔滤滤波器。从传感器中采样得到的电流信号具有高频纹波器，具有最小的通带和阻带波动、频率特性好、过渡波，且由于外界干扰，信号不稳定，这样的信号达不到带窄的特点。从传递函数看，典型低通滤波器的传递CPU(英飞凌XC200

6、0)采样信号的要求，且容易损坏器函数如巴特沃斯滤波器J，是一个常数除以一个多项件，不易控制。因此需要将采样得到的电流信号经过式，为全极点网络。椭圆滤波器在有限频率上既有极精密电阻转换成电压信号，再通过滤波器到达CPU的点又有零点j。典型全极点低通滤波器，在相同技ADC采样模块。根据实际应用和XC2000芯片ADC术指标的情况下，通带波动大，无法满足设计要求。模块采样要求，笔者设计了一款能够抑制采样信号中2滤波器的设计的高频纹波，截止频率为10Hz并且通带放大增益为40dB的滤波器。2．1四阶有源非全极点低通滤波器图1所示为用于电流测量的非全极点滤

7、波器的原收稿日期：2012—12—18理图。作者简介：高振宇(1988一)，男，江苏泰州人，硕士研究生，主要由电路原理图可知输入信号通过一个一阶低通滤研究方向为电力电子；赵龙章(1963一)，男，安徽合肥人，博士，波器连接到运算放大器的正相端。运算放大器的输出教授，主要研究方向为电力系统及其自动化；李加杰(1988一)，端又接了一个一阶低通滤波器。由尺、R、。、c、c男，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向为电力电子。和运算放大器MCP6022组成了二阶有源滤波器。·152·《测控技术~2014年第33卷第3期设二阶普通滤波器的传递函数为JA()

8、：—一(1O)s+s式中，A。、、Q分别为通带增益、截止频率和品质因数。A。、、Q取值分别为40dB，62．8rad／s，0．707，则