第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt

第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt

ID:58697401

大小:486.00 KB

页数:66页

时间:2020-10-04

第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt_第1页
第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt_第2页
第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt_第3页
第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt_第4页
第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt_第5页
资源描述:

《第8章模拟滤波器创新设计ppt课件.ppt》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、机械测试信号分析与处理第八章模拟滤波器设计讲授:谷立臣THEANALYSISANDPROCESSOFMECHANICTESTSIGNAL8.1滤波器的基本概念滤波器的定义:在信号处理时,通常都会遇到有用信号中混入(叠加)噪声的问题,消除或减弱噪声对信号的干扰,是信号处理中的一种最基本且重要的技术。根据有用信号与噪声不同的特性,抑制不需要的噪声或干扰,提取出有用信号的过程称为滤波,实现滤波功能的装置称为滤波器。8.1滤波器的基本概念▲滤波器的分类:根据滤波器所处理的信号不同,可以分以下两类:模拟滤波器数字滤波器从功能

2、上总的可以分为四类:低通(LP)、高通(HP)、带通(BP)、带阻(BS)▲每类滤波器有模拟滤波器(AF)和数字滤波器(DF)两种形式。对数字滤波器,从实现方法上,由有限长冲激响应(Finiteimpulseresponsedigitalfilter)所表示的数字滤波器被称为FIR滤波器,具有无限冲激响应(Infiniteimpulseresponsedigitalfilter)的数字滤波器则称作IIR滤波器。8.2模拟和数字滤波器的基本概念当输入滤波器的噪声和有用信号具有不同频带时,使噪声衰减或消除,并对信号中某

3、些需要的成分传输而得到输出的滤波器为频率选择滤波器。当噪声与有用信号的频带重叠时,使用频率选择滤波器不可能实现抑制噪声,得到需要的有用信号的目的,这时需要采用另一类广义滤波器,如维纳滤波、卡尔曼滤波等。这一类滤波技术是从统计的概念出发,对所提取的有用信号从时域进行估计,在统计指标最优的意义下,估计出最优逼进的有用信号,噪声也在统计指标最优意义下得以衰减或消除。模拟滤波器处理的输入、输出信号均为模拟信号,是一线性时不变模拟系统,它分成两类:由放大器、电阻R和电容C构成的有源滤波器及由R、C或和电感L构成的无源滤波器。

4、8.2模拟和数字滤波器的基本概念滤波器的工作原理:图1低通滤波器的工作原理图中,输入电压ui(t)是一含高频信号噪声的信号,通过RC低通滤波器后,高频分量受到抑制得不到输出,只输出有用的且比较光滑的低频信号,滤波器这种选择特性是由它的频率响应特性所决定的8.2模拟和数字滤波器的基本概念滤波特性分析:RC网络的微分方程:进行拉氏变换,并整理后可得到滤波器的传递函数:滤波器的频率响应函数:得到幅频特性和相频特性为:8.2模拟和数字滤波器的基本概念低通滤波器的幅频和相频特性:由图可知,当时,取得相对较大的幅值,表明允许低

5、频信号通过;而当时,值相对减小,高频信号衰减大,RC网络不允许高频信号通过,被过滤掉。由相频特性可知,通过的低频信号相对原输入信号有一定相移。8.2模拟和数字滤波器的基本概念模拟滤波器系统框图:一般模拟滤波器系统如上图所示,是一线性非时变系统。8.2模拟和数字滤波器的基本概念一般线性非移变离散系统的数学模型:8.2模拟和数字滤波器的基本概念上图中RC网络的微分方程为:以差分近似代替上式中的微分:简化:显然,按上述差分方程进行运算,当等于连续系统输入的抽样值时,离散系统的输出就近似等于它的抽样值,实现了模仿的目的。所

6、以上式成为这一离散系统的数学模型。8.2模拟和数字滤波器的基本概念模拟滤波器的重要用途:模拟滤波器是现代控制系统中的重要部件。最常见的应用例子,是传感器输出信号中混有噪声干扰的情况,在传感器及测试电路中,可以在工艺上使布线尽量合理,元件布局合理,并采用屏蔽技术等措施来防止噪声进入系统,但信号中仍可能含有不可忽略的噪声,此时常采用模拟滤波器抑制这些噪声,使有用信号能通过而输出。在数字式控制系统中,模拟滤波器也是重要的组成部件。在A/D变换前,常常需要设置一个模拟滤波器进行预滤波以限制信号带宽,去掉高于1/2抽样频率以

7、上的高频分量,防止频谱混叠现象的发生,称为抗混叠滤波器或预抽样滤波器。8.3滤波器设计基本理论8.3.1信号通过线性系统无失真传输的条件信号无失真传输是指信号通过系统后,输出信号的幅度是输入信号的比例放大,出现的时间允许有一定的滞后,但没有波形上的畸变,如图8-5所示。输入信号x(t)与输出信号y(t)之间的关系为(8-9)8.2模拟和数字滤波器的基本概念上式为信号无失真传输的时域条件,对其作傅氏变换,并用傅里叶变换的延时特性,可得出输入与输出信号的频谱关系为滤波器的频率响应:即:上式为线性系统无失真传输的频域条件

8、。8.2模拟和数字滤波器的基本概念要使信号通过滤波器这样的线性系统传输不失真,就要求信号在全部频带上,系统的幅频特性

9、H(Ω)

10、为一常数,而相频特性φ(Ω)与频率成正比。这一条件用图表示,如图8-6所示。图8-6无失真传输系统的幅频相频特性8.3.2滤波器的理想特性与实际特性滤波器的理想特性可归纳为:有用信号频带内,应该是常值幅频,线性相频;有用信号频带外,

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。