机电测试技术 教学课件 作者 赵树忠电子教案第11课.doc

《机电测试技术 教学课件 作者 赵树忠电子教案第11课.doc》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、第11课■授课内容前言（课程的性质、学习目标与学习方法，主要教学内容等）第5章信号调理电路5.4滤波器5.4.1滤波器的基本知识5.4.2无源RC滤波器5.4.3有源RC滤波器■课时数2课时■重点难点重点：1.实际滤波器的特性指标。2.一阶有源RC滤波器的结构形式与特性。难点：实际滤波器的特性指标的意义。■授课方式新课■所用教具无《机电测试技术》第11课10/10第5章信号调理电路5.4滤波器滤波器的作用：使信号中某些特定的频率成分通过，极大地衰减其他频率成分。5.4.1滤波器的基本知识1.滤波器的分类■按

2、工作原理分：电子滤波器、机械滤波器、光学滤波器等；■按所处理的信号形式分：模拟滤波器、数字滤波器；■按是否含有有源器件分：有源滤波器、无源滤波器；■按起滤波作用的元件分：RC滤波器、LC滤波器等；■按选频范围分：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。图5-35四类滤波器的幅频特性a)低通滤波器b)高通滤波器c)带通滤波器d)带阻滤波器2.理想滤波器■理想滤波器的频率特性理想的滤波器在其通频带内应满足不失真测试条件，即幅频特性为常数，相频特性与频率保持线性关系，阻带内的幅频特性应等于零。为此，理想滤

3、波器应具有如下的频率特性：（为常数）（5-31）■理想滤波器的特性●理想滤波器是非因果系统，在物理上是不可能实现的。●理想滤波器的建立时间与滤波器的带宽成反比，它们的乘积为常数。即（常数）（5-32）所谓建立时间，指的是滤波器在单位阶跃输入作用下，其输出达到（为滤波器输出的稳态值）所需时间与达到所需时间之差，即。《机电测试技术》第11课10/10图5-36建立时间滤波器的建立时间反映了滤波器对输入的响应速度（滤波时间）；滤波器的带宽则反映了滤波器的频率分辨力——滤波器的这两个特性参数相互矛盾。3.实际滤波器

4、的特性指标图5-37实际带通滤波器的幅频特性曲线■幅频特性平均值一条穿过实际幅频特性曲线峰顶、且使纹波的波动量在其上下相等的水平线所对应的幅频特性值。反映了滤波器对其通带内频率成分的“放大”程度，因此也称为通带增益。■纹波幅度实际幅频特性曲线的纹波峰顶或谷底对幅频特性平均值线的偏离量。■截止频率幅频特性值等于的两点所对应的频率称为截止频率。●下截止频率——●上截止频率——。截止频率也称为-3dB频率或半功率点，是通带与阻带界限的表征。■带宽上、下截止频率之间的频率范围称为滤波器的带宽或-3dB带宽，即（5-

5、33）带宽反映了滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨力。■中心频率对带通及带阻滤波器，定义两截止频率的几何平均值为滤波器的中心频率，即（5-34）《机电测试技术》第11课10/10■品质因数对带通和带阻滤波器，定义中心频率与带宽的比值为滤波器的品质因数，即（5-35）用品质因数比用带宽反映频率分辨力也更合理。越大频率分辨力越高。■频率选择性实际滤波器幅频特性曲线过渡带的陡直程度反映了滤波器的频率选择性，即滤波器对带宽以外的频率成分的衰阻能力（对带阻滤波器来说是通过能力）。●倍频程选择性在过渡带内，

6、从两截止频率向外、频率变化一倍时幅频特性值的变化程度称为倍频程选择性，即（右过渡带）（5-36）或（左过渡带）（5-37）有倍频程选择性（单位是dB/oct，分贝/倍频程）及十倍频程选择性（单位是dB/dec，分贝/十倍频程）两种表示方法，其中以后者更常用。●滤波器因数（矩形系数）滤波器的-60dB带宽与-3dB带宽的比值，即（5-38）理想滤波器的，实际滤波器的值越接近与1频率选择性越好。5.4.2无源RC滤波器1.一阶无源低通滤波器图5-38一阶无源低通滤波器a)电路b)频率特性曲线《机电测试技术》第1

7、1课10/10■传递函数（时间常数）（5-39）■滤波器的特性●不失真测试范围：[此时，]。●上截止频率：。●一阶低通滤波器也称为积分器。当通过滤波器的信号的频率时，滤波器的输出为输入的积分。●频率选择性：-20dB/dec或-6dB/oct。2.一阶无源高通滤波器图5-39一阶无源高通滤波器a)电路b)频率特性曲线■传递函数（时间常数）（5-40）■滤波器的特性●不失真测试范围：[此时，]。●滤波器的下截止频率。●一阶高通滤波器也称为微分器。当通过滤波器的信号的频率时，滤波器的输出为输入信号的微分。●频率

8、选择性：-20dB/dec或-6dB/oct。3.二阶无源带通滤波器将前述的一阶无源低通滤波器及一阶无源高通滤波器串联起来，可构成二阶无源带通滤波器，如图5-40a所示。■传递函数（5-41）（时间常数，，）《机电测试技术》第11课10/10图5-40二阶无源带通滤波器a)电路b)频率特性曲线（注意两级滤波器之间的相互影响）5.4.3有源RC滤波器可克服无源滤波器的两个明显缺陷（频率选择性较差、无增益），具有结构