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網路信號濾波電路

發布時間: 2022-07-13 12:48:49

信號濾波器電路的組成及作用

信號濾波器一般分有源濾波和無源濾波,無源濾波器主要由電感和電容組成,再加阻抗匹配電阻
有源濾波器有運放和電阻電容組成
無源濾波器可能在通頻帶也有衰減

㈡ 網路濾波器的作用

網路變壓器的作用是什麼?
在有線區域網中,計算機與伺服器之間,計算機與路由器之間都是採用特性阻抗接近100歐的非屏蔽雙絞線(unshielded twisted paired UTP)來連接的,由於伺服器,計算機,路由器可能安裝在同一棟大樓的不同樓層,也可能安裝在不同大樓的不同樓層,它們之間的連線長度可能達到數十米。如果相距數十米的計算機伺服器或路由器直接用UTP連接起來,在它們之間互相傳送數據信號是沒有問題的,但是由於各個地方的地電位不同,在UTP兩端形成頻率極低的緩變電壓,將直接載入網卡的集成電路晶元CHIP上,可能會損壞CHIP。
什麼是CHIP UTP EMI等專業名詞問他,網路變壓器廠家工程,前面186中間7362後面5585
UTP上感應到外界電磁干擾(electro magnetic interfence, EMI)可能會使被傳送的數據信號產生誤碼。
伺服器,計算機內部開關,電源和時鍾信號發生器等產生的電磁雜訊,也將通過ftp向周圍空間發射,形成對其他電子儀器的干擾源。
為了保證網卡上CHIP的安全,減少外界EMI造成的誤碼和抑制計算機內部的電磁雜訊向空中發射的能量,就需要在網卡與UTP連接處加上一個既能使被傳送的數據信號暢通無阻,又能阻斷低頻地電壓和高頻EMI相互傳播的器件,這個器件在目前在有線區域網中被廣泛採用,它就是網路變壓器。
網路變壓器除了具有上述阻斷各種EMI的功能,還是一個很好的阻抗轉換器。如果網卡上的CHIP中相關電路的輸入輸出阻抗不等於100歐,則它們與UTP連接處將處在阻抗失配的狀態。此時用改變網路變壓器初級次級圈比的方法,很容易使CHIP與UTP之間實現阻抗匹配。

㈢ 網路濾波器的介紹

濾波器的功能就是允許某一部分頻率的信號順利的通過,而另外一部分頻率的信號則受到較大的抑制,它實質上是一個選頻電路。濾波器中,把信號能夠通過的頻率范圍,稱為通頻帶或通帶;反之,信號受到很大衰減或完全被抑制的頻率范圍稱為阻帶;通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率;理想濾波器在通帶內的電壓增益為常數,在阻帶內的電壓增益為零;實際濾波器的通帶和阻帶之間存在一定頻率范圍的過渡帶。

㈣ 濾波電路有哪幾種

常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波和π形濾波電路三種。

常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。若濾波電路元件僅由無源元件(電阻、電容、電感)組成,則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。若濾波電路不僅由無源元件,還由有源元件(雙極型管、單極型管、集成運放)組成,則稱為有源濾波電路。有源濾波的主要形式是有源RC濾波,也被稱作電子濾波器。

濾波電路常用於濾去整流輸出電壓中的紋波,一般由電抗元件組成,如在負載電阻兩端並聯電容器C,或與負載串聯電感器L,以及由電容,電感組成而成的各種復式濾波電路。

濾波是信號處理中的一個重要概念。濾波分經典濾波和現代濾波。

當流過電感的電流變化時,電感線圈中產生的感應電動勢將阻止電流的變化。當通過電感線圈的電流增大時,電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反,阻止電流的增加,同時將一部分電能轉化成磁場能存儲於電感之中;當通過電感線圈的電流減小時,自感電動勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時釋放出存儲的能量,以補償電流的減小。因此經電感濾波後,不但負載電流及電壓的脈動減小,波形變得平滑,而且整流二極體的導通角增大。

經典濾波的概念,是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論,任何一個滿足一定條件的信號,都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說,就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經典濾波器或濾波電路。

㈤ 採集電網數據時濾波電路是什麼樣的

濾波器是一種對信號有處理作用的器件或電路。
濾波器分為有源濾波器和無源濾波器。
主要作用是:讓有用信號盡可能無衰減的通過,對無用信號盡可能大的衰減。 濾波器一般有兩個埠,一個輸入信號、一個輸出信號
利用這個特性可以選通通過濾波器的一個方波群或復合噪波,而得到一個特定頻率的正弦波。
濾波器是由電感器和電容器構成的網路,可使混合的交直流電流分開。電源整流器中,即藉助此網路濾凈脈動直流中的漣波,而獲得比較純凈的直流輸出。最基本的濾波器,是由一個電容器和一個電感器構成,稱為L型濾波。所有各型的濾波器,都是集合L型單節濾波器而成。基本單節式濾波器由一個串聯臂及一個並聯臂所組成,串聯臂為電感器,並聯臂為電容器。在電源及聲頻電路中之濾波器,最通用者為L型及π型兩種。就L型單節濾波器而言,其電感抗XL與電容抗XC,對任一頻率為一常數,其關系為
XL·XC=K2
故L型濾波器又稱為K常數濾波器。倘若一濾波器的構成部分,較K常數型具有較尖銳的截止頻率(即對頻率范圍選擇性強),而同時對此截止頻率以外的其他頻率只有較小的衰減率者,稱為m常數濾波器。所謂截止頻率,亦即與濾波器有尖銳諧振的頻率。通帶與帶阻濾波器都是m常數濾波器,m為截止頻率與被衰減的其他頻率之衰減比的函數。每一m常數濾波器的阻抗與K常數濾波器之間的關系,均由m常數決定,此常數介於0~1之間。當m接近零值時,截止頻率的尖銳度增高,但對於截止頻的倍頻之衰減率將隨著而減小。最合於實用的m值為0.6。至於那一頻率需被截止,可調節共振臂以決定之。m常數濾波器對截止頻率的衰減度,決定於共振臂的有效Q值之大小。若達K常數及m常數濾波器組成級聯電路,可獲得尖銳的濾波作用及良好的頻率衰減。
濾波器作用
濾波器,顧名思義,是對波進行過濾的器件。「波」是一個非常廣泛的物理概念,在電子技術領域,「波」被狹義地局限於特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類感測器的作用,被轉換為電壓或電流的時間函數,稱之為各種物理量的時間波形,或者稱之為信號。因為自變數時間『是連續取值的,所以稱之為連續時間信號,又習慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。隨著數字式電子計算機(一般簡稱計算機)技術的產生和飛速發展,為了便於計算機對信號進行處理,產生了在抽樣定理指導下將連續時間信號變換成離散時間信號的完整的理論和方法。也就是說,可以只用原模擬信號在一系列離散時間坐標點上的樣本值表達原始信號而不丟失任何信息,波、波形、信號這些概念既然表達的是客觀世界中各種物理量的變化,自然就是現代社會賴以生存的各種信息的載體。信息需要傳播,靠的就是波形信號的傳遞。信號在它的產生、轉換、傳輸的每一個環節都可能由於環境和干擾的存在而畸變,有時,甚至是在相當多的情況下,這種畸變還很嚴重,以致於信號及其所攜帶的信息被深深地埋在雜訊當中了。
濾波,本質上是從被雜訊畸變和污染了的信號中提取原始信號所攜帶的信息的過程。
板上濾波器雖然對高頻的濾波效果不理想,但是如果應用得當,可以滿足大部分民用產品電磁兼容的要求。在使用時要注意以下事項:
1、「干凈地」
如果決定使用板上濾波器,在布線時就要注意在電纜埠處留出一塊「干凈地」,濾波器和連接器都安裝在「干凈地」上。通過前面的討論,可知信號地線上的干擾是十分嚴重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上,會造成嚴重的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果,必須准備一塊干凈地。並與信號地只能在一點連接起來,這個流通點稱為「橋」,所有信號線都從橋上通過,以減小信號環路面積。
2、濾波器要
同一組電纜內的所有導線的未濾波部分在—起,已濾波部分在一起。否則,一根導線的耒濾波部分會將另一根導線的已濾波部分重新污染9使電纜整體濾波失效。
3、濾波器要盡量靠近電纜的埠
濾波器與面板之間的導線的距離應盡量短。必要時,使用金屬板遮擋一下,隔離近場干擾。
4、濾波器與機箱的搭接
安裝濾波器的干諍地要與金屬機箱可靠地搭接起來,如果機箱不是金屬的,就在線路板下方設置一塊較大的金屬板來作為濾波地。干凈地與金屬機箱之間的搭接要保證很低的射頻阻抗。如有必要,可以使用電磁密封襯墊搭接,增加搭接面積,減小射頻阻抗。
5、濾波器接地線要短
考慮到引腳的電感效應,其重要性前面已討淪,濾波器的局部布線和設計線路板與機箱(金屬板)的連接結構時要特別注意。
6、濾波線與未濾波線分組
在埠濾波的電纜和不濾波的電纜應盡量遠離,防止發生上述的耦合問題。

㈥ 濾波電路的作用是什麼常用的濾波電路有哪些舉例說明.

濾波的概念就是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念.電信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分.只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做濾波電路
大致分為有源濾波和無源濾波:
1:無源濾波電路的結構簡單,易於設計,但它的通帶放大倍數及其截止頻率都隨負載而變化,因而不適用於信號處理要求高的場合.無源濾波電路通常用在功率電路中,比如直流電源整流後的濾波,或者大電流負載時採用LC(電感、電容)電路濾波.
2:有源濾波電路的負載不影響濾波特性,因此常用於信號處理要求高的場合.有源濾波電路一般由RC網路和集成運放組成,因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用,同時還可以進行放大.但電路的組成和設計也較復雜.有源濾波電路不適用於高電壓大電流的場合,只適用於信號處理.

㈦ 信號濾波器原理

濾波是信號處理中的一個重要概念。濾波分經典濾波和現代濾波。
經典濾波的概念,是根據富立葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論,任何一個滿足一定條件的信號,都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說,就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經典濾波器或濾波電路。
實際上,任何一個電子系統都具有自己的頻帶寬度(對信號最高頻率的限制),頻率特性反映出了電子系統的這個基本特點。而濾波器,則是根據電路參數對電路頻帶寬度的影響而設計出來的工程應用電路。
用模擬電子電路對模擬信號進行濾波,其基本原理就是利用電路的頻率特性實現對信號中頻率成分的選擇。根據頻率濾波時,是把信號看成是由不同頻率正弦波疊加而成的模擬信號,通過選擇不同的頻率成分來實現信號濾波。
當允許信號中較高頻率的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做高通濾波器。
當允許信號中較低頻率的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做低通濾波器。
當只允許信號中某個頻率范圍內的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做帶通濾波器。
理想濾波器的行為特性通常用幅度-頻率特性圖描述,也叫做濾波器電路的幅頻特性。理想濾波器的幅頻特性如圖所示。圖中,w1和w2叫做濾波器的截止頻率。

濾波器頻率響應特性的幅頻特性圖
對於濾波器,增益幅度不為零的頻率范圍叫做通頻帶,簡稱通帶,增益幅度為零的頻率范圍叫做阻帶。例如對於LP,從-w1當w1之間,叫做LP的通帶,其他頻率部分叫做阻帶。通帶所表示的是能夠通過濾波器而不會產生衰減的信號頻率成分,阻帶所表示的是被濾波器衰減掉的信號頻率成分。通帶內信號所獲得的增益,叫做通帶增益,阻帶中信號所得到的衰減,叫做阻帶衰減。在工程實際中,一般使用dB作為濾波器的幅度增益單位。
低通濾波器
低通濾波器的基本電路特點是,只允許低於截止頻率的信號通過。

(1)一階低通Butterworth濾波電路
下圖a和b是用運算放大器設計的兩種一階Butterworth濾波電路的電路。圖a是反相輸入一階低通濾波器,實際上就是一個積分電路,其分析方法與一階積分電路相同。

基本濾波電路 演示
圖b是同相輸入的一階低通濾波器。根據給定的電路圖可以得到

對濾波器來說,更關心的是正弦穩態是的行為特性,利用拉氏變換與富氏變換的關系,有

下圖是上式RC=2時的幅頻特性和相頻特性波特圖。

RC=2時一階Butterworth低通濾波器的頻率響應特性

(2)二階低通Butterworth濾波電路
下 圖是用運算放大器設計的二階低通Butterworth濾波電路。

二階Butterworth低通濾波電路
直接採用頻域分析方法得到

其中k = 1+R1/R2 。令Q=1/(3-k),w0=1/RC,則可以寫成

其中k相當於同相放大器的電壓放大倍數,叫做濾波器的通帶增益,Q叫做品質因數,w0叫做特徵角頻率。
下圖是二階低通濾波器在RC=2時的波特圖,其中圖a是Q>0.707時的效果,圖b是Q=0.707時的效果,圖c是Q<0.707時的效果。
(a) Q>0.707
(b) Q=0.707
(c)Q<0.707
二階低通濾波器在RC=2時的波特圖
從圖中可以看出,當Q>0.707 或Q<0.707時,通帶邊沿處會出現比較大的不平坦現象。因此,品質因數表明了濾波器通帶的狀態。一般要求Q=0.707。
由此可以得到

這就是二階Butterworth濾波器電壓增益得計算0.707公式。令Q=0.707,得
0.414R2 = 0.707R1
通常把最大增益倍所對應的信號頻率叫做截止頻率,這時濾波器具有3dB的衰減。利用濾波器幅頻特性的概念,可以得到截止頻率w0 =w =1/RC,即
f =1/2pRC

高通濾波器的特點是,只允許高於截止頻率的信號通過。下圖是二階Butterworth高通濾波器電路的理想物理模型。
直接採用頻域分析方法,並令k = 1+R1/R2 ,Q =1/(3-k),w0=1/RC,則可以得到二階Butterworth高通濾波電路的傳遞函數為
二階Butterworth高通濾波電路 演示
高通濾波器

考慮正弦穩態條件下,s=jw,得

二階BButterworth高通濾波器在頻率響應特性與低通濾波器相似,當Q>0.707或Q<0.707時,通帶邊沿處會出現不平坦現象。有關根據品質因數Q計算電路電阻參數R1 和R2的方法與二階低通濾波器的計算相同。
同樣,利用濾波器幅頻特性的概念,可以得到截止頻率w0 =w =1/RC,即 f =1/2pRC

㈧ 濾波電路的作用是什麼常用的濾波電路有哪些

1、功能:濾波器是具有頻率選擇作用的電路或運算處理系統,具有濾除雜訊和分離各種不同信號的功能。2、類型:按處理信號形式分:模擬濾波器和數字濾波器按功能分:低通、高通、帶通、帶阻按電路組成分:LC無源、RC無源、由特殊元件構成的無源濾波器、RC有源濾波器按傳遞函數的微分方程階數分:一階、二階、高階 二、模擬濾波器的傳遞函數與頻率特性(一)模擬濾波器的傳遞函數模擬濾波電路的特性可由傳遞函數來描述。傳遞函數是輸出與輸入信號電壓或電流拉氏變換之比。經分析,任意個互相隔離的線性網路級聯後,總的傳遞函數等於各網路傳遞函數的乘積。

㈨ 信號濾波器原理是什麼

一、濾波器是一種選頻裝置,可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減其它頻率成分。在測試裝置中,利用濾波器的這種選頻作用,可以濾除干擾雜訊或進行頻譜分析。

廣義地講,任何一種信息傳輸的通道(媒質)都可視為是一種濾波器。因為,任何裝置的響應特性都是激勵頻率的函數,都可用頻域函數描述其傳輸特性。因此,構成測試系統的任何一個環節,諸如機械繫統、電氣網路、儀器儀表甚至連接導線等等,都將在一定頻率范圍內,按其頻域特性,對所通過的信號進行變換與處理。

本節所述內容屬於模擬濾波范圍。主要介紹模擬濾波器原理、種類、數學模型、主要參數、RC濾波器設計。盡管數字濾波技術已得到廣泛應用,但模擬濾波在自動檢測、自動控制以及電子測量儀器中仍被廣泛應用。

二、濾波器分類

1、根據濾波器的選頻作用分類

⑴低通濾波器

從0~f2頻率之間,幅頻特性平直,它可以使信號中低於f2的頻率成分幾乎不受衰減地通過,而高於f2的頻率成分受到極大地衰減。

⑵高通濾波器

與低通濾波相反,從頻率f1~∞,其幅頻特性平直。它使信號中高於f1的頻率成分幾乎不受衰減地通過,而低於f1的頻率成分將受到極大地衰減。

⑶帶通濾波器

它的通頻帶在f1~f2之間。它使信號中高於f1而低於f2的頻率成分可以不受衰減地通過,而其它成分受到衰減。

⑷帶阻濾波器

與帶通濾波相反,阻帶在頻率f1~f2之間。它使信號中高於f1而低於f2的頻率成分受到衰減,其餘頻率成分的信號幾乎不受衰減地通過.

低通濾波器和高通濾波器是濾波器的兩種最基本的形式,其它的濾波器都可以分解為這兩種類型的濾波器,例如:低通濾波器與高通濾波器的串聯為帶通濾波器,低通濾波器與高通濾波器的並聯為帶阻濾波器。

⒉根據「最佳逼近特性」標准分類

⑴巴特沃斯濾波器

從幅頻特性提出要求,而不考慮相頻特性。巴特沃斯濾波器具有最大平坦幅度特性,其幅頻響應表達式為:

⑵切比雪夫濾波器

切貝雪夫濾波器也是從幅頻特性方面提出逼近要求的,其幅頻響應表達式為:ε是決定通帶波紋大小的系數,波紋的產生是由於實際濾波網路中含有電抗元件;Tn是第一類切貝雪夫多項式。

與巴特沃斯逼近特性相比較,這種特性雖然在通帶內有起伏,但對同樣的n值在進入阻帶以後衰減更陡峭,更接近理想情況。ε值越小,通帶起伏越小,截止頻率點衰減的分貝值也越小,但進入阻帶後衰減特性變化緩慢。切貝雪夫濾波器與巴特沃斯濾波器進行比較,切貝雪夫濾波器的通帶有波紋,過渡帶輕陡直,因此,在不允許通帶內有紋波的情況下,巴特沃斯型更可取;從相頻響應來看,巴特沃斯型要優於切貝雪夫型,通過上面二圖比較可以看出,前者的相頻響應更接近於直線。

⑶貝塞爾濾波器

只滿足相頻特性而不關心幅頻特性。貝塞爾濾波器又稱最平時延或恆時延濾波器。其相移和頻率成正比,即為一線性關系。但是由於它的幅頻特性欠佳,而往往限制了它的應用。

三、理想濾波器

理想濾波器是指能使通帶內信號的幅值和相位都不失真,阻帶內的頻率成分都衰減為零的濾波器,其通帶和阻帶之間有明顯的分界線。也就是說,理想濾波器在通帶內的幅頻特性應為常數,相頻特性的斜率為常值;在通帶外的幅頻特性應為零。

理想低通濾波器的頻率響應函數為:其幅頻及相頻特性曲線為:分析上式所表示的頻率特性可知,該濾波器在時域內的脈沖響應函數 h(t)為 sinc函數,圖形如下圖所示。脈沖響應的波形沿橫坐標左、右無限延伸,從圖中可以看出,在t=0時刻單位脈沖輸入濾波器之前,即在t<0時,濾波器就已經有響應了。顯然,這是一種非因果關系,在物理上是不能實現的。這說明在截止頻率處呈現直角銳變的幅頻特性,或者說在頻域內用矩形窗函數描述的理想濾波器是不可能存在的。實際濾波器的頻域圖形不會在某個頻率上完全截止,而會逐漸衰減並延伸到∞。

四、實際濾波器

⒈實際濾波器的基本參數

理想濾波器是不存在的,在實際濾波器的幅頻特性圖中,通帶和阻帶之間應沒有嚴格的界限。在通帶和阻帶之間存在一個過渡帶。在過渡帶內的頻率成分不會被完全抑制,只會受到不同程度的衰減。當然,希望過渡帶越窄越好,也就是希望對通帶外的頻率成分衰減得越快、越多越好。因此,在設計實際濾波器時,總是通過各種方法使其盡量逼近理想濾波器。

如圖所示為理想帶通(虛線)和實際帶通(實線)濾波器的幅頻特性。由圖中可見,理想濾波器的特性只需用截止頻率描述,而實際濾波器的特性曲線無明顯的轉折點,兩截止頻率之間的幅頻特性也非常數,故需用更多參數來描述。

⑴紋波幅度d

在一定頻率范圍內,實際濾波器的幅頻特性可能呈波紋變化,其波動幅度d與幅頻特性的平均值A0相比,越小越好,一般應遠小於-3dB。

⑵截止頻率fc

幅頻特性值等於0.707A0所對應的頻率稱為濾波器的截止頻率。以A0為參考值,0.707A0對應於-3dB點,即相對於A0衰減3dB。若以信號的幅值平方表示信號功率,則所對應的點正好是半功率點

⑶帶寬B和品質因數Q值

上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬,或-3dB帶寬,單位為Hz。帶寬決定著濾波器分離信號中相鄰頻率成分的能力——頻率分辨力。在電工學中,通常用Q代表諧振迴路的品質因數。在二階振盪環節中,Q值相當於諧振點的幅值增益系數, Q=1/2ξ(ξ——阻尼率)。對於帶通濾波器,通常把中心頻率f0( )和帶寬 B之比稱為濾波器的品質因數Q。例如一個中心頻率為500Hz的濾波器,若其中-3dB帶寬為10Hz,則稱其Q值為50。Q值越大,表明濾波器頻率分辨力越高。

⑷倍頻程選擇性W

在兩截止頻率外側,實際濾波器有一個過渡帶,這個過渡帶的幅頻曲線傾斜程度表明了幅頻特性衰減的快慢,它決定著濾波器對帶寬外頻率成分衰阻的能力。通常用倍頻程選擇性來表徵。所謂倍頻程選擇性,是指在上截止頻率fc2與 2fc2之間,或者在下截止頻率fc1與fc1/2之間幅頻特性的衰減值,即頻率變化一個倍頻程時的衰減量或倍頻程衰減量以dB/oct表示(octave,倍頻程)。顯然,衰減越快(即W值越大),濾波器的選擇性越好。對於遠離截止頻率的衰減率也可用10倍頻程衰減數表示之。即[dB/10oct]。

⑸濾波器因數(或矩形系數)

濾波器因數是濾波器選擇性的另一種表示方式 ,它是利用濾波器幅頻特性的 -60dB帶寬與-3dB帶寬的比值來衡量濾波器選擇性,記作 ,即理想濾波器 =1,常用濾波器 =1-5,顯然, 越接近於1,濾波器選擇性越好。