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低通濾波器的設計與實現(xiàn)

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更新時間：2014-06-14
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1 低通濾波器的介紹與設計要求
1.1 設計的任務
熟練地應用MATLAB軟件進行低通濾波器的設計仿真，掌握低通濾波器的設計原理及其應用，成功地完成低通濾波器的設計與實現(xiàn)，將所學的理論知識化為實際應用。
1.2 設計的要求
低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過，但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置[1]。
設計出參數(shù)接近理想低通濾波器的低通濾波器，即通帶比較平緩，過渡帶很窄，阻帶內(nèi)幅值接近為零。下圖為一般低通濾波器的幅頻特性曲線圖。
理想的濾波電路通帶內(nèi)具有最大幅值和線性相移，阻帶內(nèi)幅值為零，但是實際濾波電路往往難以達到理想特性，設計時只能根據(jù)具體需要，尋求最佳方案，得到近似理想的濾波電路。濾波器可以分為模擬和數(shù)字濾波器，模擬濾波器又可以分為無源和有源兩種。
低通濾波器主要有模擬和數(shù)字低通濾波器、有源低通濾波器和無源低通濾波器、巴特沃斯型低通濾波器和切比雪夫型濾波器及橢圓低通濾波器等。無源低通濾波器，結構簡單，帶負載能力差。對于直流信號，負載開路時，信號將無衰減的輸出；但外電路有負載時，信號將會被衰減。有源低通濾波器有著極高的輸入阻抗和極低的輸出阻抗，可直接進行級聯(lián)，不需進行阻抗匹配。同時，有源低通濾波器電路還可以進行增益調整，通過調節(jié)橋臂電阻，可補償電路中的增益衰減。電路對直流信號及低頻信號幾乎無增益衰減。
一個濾波器是用一組輸入輸出對兒或激勵一響應對兒表征的系統(tǒng)。濾波器的性能用一些參數(shù)來表征，最常用的技術參數(shù)是頻率響應，稱傳遞函數(shù)。根據(jù)傳遞函數(shù)的形式，比較普遍的濾波器有巴特沃斯濾波、切比雪夫濾波和橢圓濾波等。圖1為3種濾波器的幅頻特性的比較。
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