CH 5 信号的调理与记录 WL.ppt

单片集成测量放大器 通常只需外接RG用于设定增益，外接原件少，使用灵活，能够处理几微伏到几伏的电压信号 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 低通滤波器对阶跃响应的建立时间Te与带宽B成反比，即： BTe = 常数 滤波器带宽B也反映其频率分辨力，带宽越窄，频率分辨力越高。 显然，高分辨力与快速响应是互相矛盾的。如果要用滤波的方法从信号中提取某一很窄的频率成分（如作谱分析），必须有足够的时间， 一般取 BTe = 5~10。 5)高分辨力与响应速度的关系 该结论对高通、带通、带阻滤波器均成立。 3. 实际滤波器 (1)实际滤波器的基本参数 理想带通滤波器与实际带通滤波器的幅频特性 d d A ( f ) A 0 0.707 A 0 0 实际 理想 f c1 f c2 f 0 f 幅频特性值等于0.707A0所对应的频率。 上截止频率、下截止频率 以A0为参考值，0.707A0相对于A0衰减-3dB。 若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应的点正好是半功率点。 截止频率 上下截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽或-3dB带宽。 B = fc2－fc1 带宽B 决定频率分辨力，带宽越窄，频率分辨力越高。 带宽B 中心频率f0与带宽B之比， 。 品质因素Q ，几何平均 中心频率f0 纹波幅度d 在一定频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能呈纹波变化，其波动幅度d与幅频特性的稳定值A0相比，越小越好，一般应远小于 -3dB，即 。 或 在两截止频率外侧，实际滤波器有一个过渡带，其幅频特性曲线倾斜程度表明了幅频特性衰减的快慢，它决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。 常用fc2与2fc2之间，或者fc1与fc1/2之间幅频特性的衰减量来表示，即频率变化一个倍频程的衰减量。 倍频程选择性W 理想滤波器?=1，通常?=1~5。 滤波器因素（矩形系数）? 滤波器选择性的另一种表示法。用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值表示。 有些滤波器因器件影响（如电容漏阻），阻带衰减达不到-60dB，可用-40dB或-30dB带宽与-3dB带宽的比值表示。 4. 恒带宽滤波器、恒带宽比滤波器 对信号做频谱分析或提取信号中某些频率成分时，可以通过多个放大倍数相同而中心频率不同的带通滤波器实现，各个滤波器的输出反映了信号在该通频带内的量值。 带通滤波器实现谱分析有两种方式： 恒带宽比滤波器 各个滤波器的中心频率固定，按一定规律相隔的滤波器组。 恒带宽滤波器 由一个中心频率可调的带通滤波器独立构成，通过改变滤波器 的参数使中心频率跟踪感兴趣的频段。 周期信号的分解 1) 恒带宽比滤波器 特点：品质因素Q 为常数。 Q相同，中心频率f0越高，带宽B越大，频率分辨力越低。 恒带宽比滤波器的下截止频率fc1与上截止频率fc2满足： n称为倍频程数。 n=1称为[1]倍频程滤波器； n=1/3称为1/3倍频程滤波器。 . . . . . . f A(f) 0 100 200 400 600 800 1 000 从而有： n=1时， Q=1.41； n=1/3时，Q=4.32； n=1/5时，Q=7.21。 只要选定n值，即可设计覆盖给定频率范围的邻接式滤波器组。 倍频程数n越小，Q值越大，滤波器频率分辨力越高。 中心频率/Hz 16 31.5 63 125 250 … 带宽/Hz 11.31 22.27 44.55 88.39 176.78 … 中心频率/Hz 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 … 带宽/Hz 2.9 3.7 4.6 5.8 7.3 9.3 11.6 14.6 … 倍频程滤波器组(n=1时，Q=1.41) 1/3倍频程滤波器组(n=1/3时，Q=4.32) 对恒带宽比滤波器组，各滤波器的通带应相互连接，以便覆盖整个感兴趣的频域范围，即前一滤波器的上截止频率为后一相邻滤波器的下截止频率。 倍频程频谱分析装置 邻接式倍频程滤波器 方框内数字表示各个带通滤波器的中心频率，被分析信号输入后，输入、输出波段开关顺序接通各滤波器，如果信号频率成分正好落在某带通滤波器通频带内，那么就可以在显示、记录仪器上观测到这一频率成分。 2) 恒带宽滤波器 为了使滤波器在任意频段都有相同的频率分辨力，可采用恒带宽带通滤波器（如收音机的选频）。