检测系统数字化测试技术 教学课件 作者 姚敏第三章 第三章 3.1.ppt

恒时延滤波器 当α= 时，滤波器的幅频特性在通带内的平坦区较小，从通带到阻带过渡缓慢，但相频特性是线性的，即在规定频率范围内，各种频率正弦信号通过滤波器后，信号的幅值不变，而相移与频率正比，即延迟时间Td是常数。这种特性的滤波器称为恒时延滤波器，又称贝塞尔（Bessel）型滤波器。 滤波器的延迟时间与固有频率的关系为fo = 0.15915／Td。 * 第三章 3.1 * 三种滤波器选择 当要求在通带内具有最大平直的幅频特性时，应选用巴特沃思型滤波器。 若在通带内允许幅值有一定波动，但需要有较快的衰减特性时，应选取契比雪夫型滤波器。 如果要求经过滤波器后的非正弦信号不产生波形失真，可采用贝塞尔型滤波器。 * 第三章 3.1 * 滤波器的其它参数 带通和带阻滤波器，常用品质因素Q表示滤波器的性能，Q的定义为 ： Q与α的关系为 * 第三章 3.1 * Q是衡量滤波器选择性的指标，Q越大，选择性越好。 滤波器的参数 通带增益Ko 中心频率ωo( 或截止频率ω C ) 阻尼系数α（ 或品质因数Q） 通带增益纹波ΔK(dB) * 第三章 3.1 * 滤波器的灵敏度S 灵敏度是标志滤波器性能质量的重要参数，其定义为: 式中，y表示滤波器的某个滤波参数；x表示组成滤波器的某个元件的参数。上式表示，灵敏度是指滤波器电路中元件数值的变化所引起的滤波器特性参数的变化。灵敏度是衡量滤波器性能稳定性的重要指标，滤波器电路的灵敏度越低，性能稳定性越好。 * 第三章 3.1 * 3.1.3开关电容滤波器的原理 开关电容滤波器（SCF， Switched Capacitor Filter）是随LSI技术的进步而出现的一种全新型适于集成化的滤波器。 SCF以及用横向结构的STD（电荷耦合传递器件）滤波器，不论用哪种MOS技术均可集成化。具有适用范围广、低功耗、高可靠性、小型化以及低成本等优点。 两相时钟信号 多相时钟信号 并联开关电容单元 串联开关电容单元 一阶低通滤波器 Uo以阶梯波向Um逼近 一阶低通滤波器的时间常数 SCF的特点 MOS集成技术能使SC接近于理想时间常数。Uo的跳变以及时间常数只取决于电容比值，而与绝对值无关 决定开关电容电路的本质行为是各个电容器中的电荷转移。 目前许多半导体生产厂家设计专用的单片滤波器IC，不仅使用方便，极大地缩短了开发周期，而且滤波器的性能也得以保证。下表是目前能直接选用的单片滤波器型号和厂家。 3.1.4电容滤波器应用实例 部分单片滤波器型号和生产厂家 单片滤波器型号 结构与功能 生产厂家 MF10 双2阶通用开关电容滤波器（SCF） National Semiconductor MAX26X系列 可编程通用SCF（带微处理机接口） Maxim UAF42458 有源滤波器（100KHz）FIR（Finite Impulse Response）滤波器 Burr Brown NCR 74HCT297 数字锁相环滤波器 Philips AD896 可编程Bessel滤波器 Analog ML2110 双 2阶通用 SCF Micro Linear 型号 类型 阶数 截止频率 MAX7400 椭圆 8 1Hz至10kHz MAX7403 椭圆 8 1Hz至10kHz MAX7404 椭圆 8 1Hz至10kHz MAX7407 椭圆 8 1Hz至10kHz MAX7408 椭圆 5 1Hz至15kHz MAX7409 贝塞尔 5 1Hz至15kHz MAX7410 巴特沃斯 5 1Hz至15kHz MAX7411 椭圆 5 1Hz至15kHz MAX7412 椭圆 5 1Hz至15kHz MAX7413 贝塞尔 5 1Hz至15kHz MAX7414 巴特沃斯 5 1Hz至15kHz MAX7415 椭圆 5 1Hz至15kHz SCF(开关电容滤波器)的特点使用电容和模拟开关代替电阻，通过调整频率来调整电阻值的变化。 SCF的兴起，对滤波器的生产和设计都带来了革命性的变化。各种程控的、高性能的滤波器层出不穷。 SCF的设计可以用专门的软件，也可设计成智能化的、调节方便的特色滤波器电路。 SCF小节 3.2.1概述 小结 精密检波电路 精密半波检波电路的电路组成，工作原理； 几种全波电路，各自的优缺点。 鉴相电路： 几种鉴相电路，各自的特点，测量范围； 小结 积分器： 积分器的工作原理（推导、计算），积分器的误差分析（积分漂移）； 电压比较器的特性分析，画传递函数特性曲线，求比较点，根据输入画输出波形等。 小结 有源滤波器： 有源滤波器的特点，类型，基本函数，幅频特性；开关电容滤波器的工作原理 小结 精密检波电路 精密半波