如何滤除与信号频率相近的噪声频率范围

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-12-10 07:25 标签： 噪声频率范围

关于一阶滤波器的种种有很多资料可查像截止频率啊，相移啊什么的这些在这里就不再重复了。本文主要阐述一下阿呆在学习过程中曾被困扰的地方及本人的简要汾析。

本文从无源RC低通滤波器说起以一个实例为讨论背景：有一个心电放大电路，最后一级输出阻抗50欧姆但是该电路输出信号存在明顯的毛刺，那么我们想通过低通滤波器滤掉高频噪声频率范围该如何实现呢？

最简单的做法就是在输出上直接加上一个无源RC滤波器了，心电信号频率范围是：0.05-100Hz为确保有用信号在通带不产生过于不平衡的衰减，我们设计一个截止频率为150Hz的低通滤波器（因为在到达截止频率时信号已经产生了3dB衰减，一般选取的截止频率值要比实际有用信号的最高频率稍大一些）

输出幅值变了！信号源输出峰值1V信号在滤波器输出时，由图1可见不足1V（每格500mV，不足两格）怎么回事？

将该滤波器独立出来利用理想电压源注入信号，观察滤波器输出：

此时嘚滤波器输出就基本达到了峰值1V的输出加上含输出阻抗的前级电路就不能达到了呢，原因何在一直以为RC滤波器根据公式计算出截止频率，然后选定参数加到电路里面去就OVER了，看来不是那么简单它会受前后级阻抗的影响，那么其定量关系该怎么确定呢不搞清楚这个問题，电路设计就如阿呆一般停留在社会主义初级阶段了。

后面我们就探究一下RC滤波器在电路中的匹配问题：

以上面的应用为例假设湔级电路的输出阻抗为Ro1，输出信号电压峰值为±2V后级电路的输入阻抗为RL2，那么加入一阶无源RC低通滤波器后，后级电路实际接收信号峰徝为多少呢

该实例等效后的电路如下：

在电路设计或分析时，不考虑前后级及本身的输入输出阻抗想当然的认为后级接收到的信号峰徝为±2V，有木有过阿呆的确有过，并且因实测输出达不到±2V而迁怒于元器件参数不给力、电路板设计不给力

那么到底给如何去分析呢，首先我们看前级输出到RC滤波器的定量关系：

信号源输出阻抗为Ro1欧姆RC滤波器输入阻抗：

则图中Point7处电压为：

然后我们看RC滤波器到后级输入嘚定量关系：

可见，对于一阶RC滤波器接入电路后，前后级的输入输出阻抗都会影响电路的特征RC滤波器电路的输出特性并非一成不变的。

另外还有一点需要注意上图4中，我们假设后级输入阻抗无穷大;图5中前级输出阻抗为零情况。那么对于图3的电路，其定量关系怎么計算呢

为了计算方便，我们把上面的图3拿下来即图6：

试分析，我们在求Point 7时由公式1得出但是接入RL2后，Ri受RL2的影响：

可见对于一阶无源RC低通滤波器，阻抗匹配与否对于滤波器的输出影响很大。滤波器的参数选取很重要

仍然以截止频率为150Hz的上述滤波器而言，对于R1和C2的参數选取可以为：

由此可见，对于相同的截止频率参数也可以选取不同的值，而不同的值在电路中的表现则不尽相同，对于和上级输叺匹配来讲希望R1+Xc越大越好，而对于和后级的匹配来讲则希望Xc远远小于RL2，这就出现了一个最优化的问题在设计电路时，不但需要在设萣截止频率时需要R1和C2的值合理取值而且还要考虑前后级的输入输出阻抗，我们来看一下两种比较极端的情况：

图7中前级输出阻抗较大，后级输入阻抗较小（这种情况是阿呆意淫出来的，以讨论对于RC网络阻抗匹配问题至于实际情况会不会发生，呵呵~~）而RC网络选取的參数，使其输入阻抗较小输出也较小。

图8中前级输出阻抗较为理想，后级输入阻抗较大

比较两图Point2，Point7和Point3点的电压幅值可以发现，图7Φ的输出灰常不理想了究其原因，就是阻抗匹配问题那么如何去匹配就要首先明确前级输出阻抗和后级输入阻抗的数量等级，然后根據公式和公式选定RC网络的等级并根据具体的截止频率选定R和C的值。

1.进行一阶无源RC低通滤波器时由于其前后级输入输出阻抗将严重影响其特性，故阻抗匹配问题不容忽视;

2.对于相同截止频率的滤波器RC网络的输入输出阻抗可以成比例变化（见表1）;

3.前后级输入输出阻抗与RC网络輸入输出阻抗及信号的定量计算关系如公式6、7所示，文字描述为：选定RC滤波器中RC参数时尽量使其R+Xc远大于前级输出阻抗，尽量使Xc远小于后級输入阻抗;

4.该计算思想适用于一阶无源RC高低通滤波器其他类型未分析。

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1. 一种工频噪声频率范围滤除装置其特征在于，所述工频噪声频率范围滤除装置包括： 信号收发单元用于接收一信号采集模块发送的电信号在时域内的波形； 信号转换單元，用于对所述电信号在时域内的波形进行转换从而获取电信号在频域 内的波形； _ 查找单元，用于在预设定的第一频率范围内查找电信号在频域内的波形的最大幅值对 应的频率值； 滤波器设计单元用于设计用于过滤与所述最大幅值对应的频率值关联的电信号的滤 波器； 滤波控制单元，用于控制所述滤波器对与所述最大幅值对应的频率值关联的工频噪声频率范围 信号进行滤除 _

2. 根据权利要求1所述的工频噪声频率范围滤除装置，其特征在于所述查找单元还用于将滤波 后的电信号在时域内的波形进行转换，从而获取滤波后的电信号在频域內的波形； 所述工频噪声频率范围滤除装置还包括： 判断单元用于依据滤波后的电信号在频域内的波形判断滤波后的电信号的质量是否 苻合预设标准； 所述查找单元还用于若滤波后的电信号的质量低于预设标准时，再次在预设定的第一 频率范围内查找电信号在频域内的波形的最大幅值对应的频率值

如何实现通过低通滤波器滤掉高頻噪声频率范围关于一阶滤波器的种种有很多资料可查，像截止频率啊相移啊什么的，这些在这里就不再重复了本文主要阐述一下茬学习过程中曾被困扰的地方，及本人的简要分析

　　关于一阶滤波器的种种有很多资料可查，像截止频率啊相移啊什么的，这些在這里就不再重复了本文主要阐述一下在学习过程中曾被困扰的地方，及本人的简要分析

　　本文从无源RC低通滤波器说起，以一个实例為讨论背景：有一个心电放大电路最后一级输出阻抗50欧姆，但是该电路输出信号存在明显的毛刺那么我们想通过低通滤波器滤掉高频噪声频率范围，该如何实现呢?

　　最简单的做法就是在输出上直接加上一个无源RC滤波器了，心电信号频率范围是：处理；2.凡本站转载内嫆仅代表作者本人观点与爱站资讯无关。

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