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模拟滤波器设计求助:有关相频特性,如何解决

问
需要一低通滤波器截止频率3kHZ通带要求平滑,并要求通带内相频曲线为一水平直线,也就是说所有信号的相位差不变。应该如何入手设计??那类滤波器相频性能比较好?? 还请高手赐教,感激不尽!!
答 1:
要求通带内相频曲线为一水平直线,所有信号的相位差不变说得简单些:办不到。
答 2: 也许用数字滤波器效果会好些。 答 3: 太苛刻啦 答 4: 据我的认识,不可能办到需要一低通滤波器截止频率3kHZ通带要求平滑,并要求通带内相频曲线为一水平直线,也就是说所有信号的相位差不变。
=========
相移和滤波是相生的,不会有滤波而没有相移。除非有这样的一个滤波器:它能找出大于3kHz的任何杂波,然后对它们全部kill.....呵呵,这是我的幻想 答 5: 单个滤波器没有可能做到水平的相频响应,但是组合的滤波器加电路在一定带宽内就有可能。
我对低频滤波器不清楚,只举一例。记得不久前“双T桥”的帖子吗?我在仿真中说过,它在陷波点附近的相位是正斜率,带宽可调。与低通的负斜率相位相配合,将两个滤波器串联后的相频曲线斜率就可以在负-水平-正间变化。其代价是电路复杂、带宽有限、引入了衰减。但是其思路是可以借鉴的。 答 6: 回楼上在一定带宽内有可能,但楼主要求的是“通带内相频曲线为一水平直线”,这不可能。
答 7: 谢谢 各位 我只需要在2.5KHZ以内 具有比较水平的相频特性,怎么说呢,越平越好吧
误差控制在1度以内,能实现吗?? 是不是要通过扩大通带 来增加水平相频曲线的带宽?? 非常感谢各位的回帖 答 8: 求资料高手们,谁有模拟滤波器设计的资料、电子书,给小弟一份吧,谢谢了
lurkaries@gmail.com
再一次谢谢了!! 答 9: 是不是要通过扩大通带 来增加水平相频曲线的带宽??是。
允许相移多少确定后,再以此计算通带宽度。你会发现,比原来定的3kHz宽很多。
答 10: 相位斜率调整的例子
来玩味一下这个仿真的结果吧。为了得到更精确的相位还可以进行例如分段合成的处理。
上半部电路图是个低通(R4,C7),截止频率约在3KHz(相移49.7度,插损4.6dB),粉色和绿色线各是它的幅频和相频曲线。
下半部电路图是该低通与一个我上面提到过的双T桥相串联的网络。因为C3约为0,在仿真中令其悬空。总合成的幅频和相频曲线各为红线和兰线。在0-3KHz范围里,插损约为32dB,幅度平坦度很好。相位在-0.34到-1.6度之间,相位波动峰峰值为1.3度。 答 11: 回楼上这是相位补偿技术。这样确实可以改变曲线的形状,但仍不能满足楼主要求。
楼主要的是“通带内相频曲线为一水平直线”,你仿真的结果(红线和蓝线)确实平直,但却不是低通滤波。合成后的幅频曲线不在3kHz处下降指定的数值。
低通滤波要求某频率以上的信号不能通过,一般取下降3db处的频率作为低通滤波的带宽,而增益下降3db这个频率上相位差为1度,不可能作到。
要相位平直很容易,把带宽设计得很大就是了,但这就不是低通滤波了。
楼主的要求是互相矛盾的,只能取个折中的解决方案:先确定相位滞后允许多少,例如1度或2度,然后根据相位允许值计算带宽。不过,通带外衰减速率可以用高阶滤波,设计得让它衰减得快一些。 答 12: 谢谢 maychang的资料 通带确实宽了很多,这个东西果然是难以实现呀! 谢谢各位了!! 答 13: 看一下这个结果,低通和补偿电路图不同了,对拐角作了约束。粉-绿-红-蓝色曲线的含义同前,即单独低通和合成网络的幅-相频特性。
答 14:
回jz0095你这个曲线仍不能满足楼主当初提的要求。从曲线上看,3kHz处相移接近5度,但幅频曲线要到4kHz才下降3db。我说的“把带宽设计大”就是这个意思,楼主实验的结果也是“通带确实宽了很多”。
实际上,电路设计中经常会出现这种事:两个或多个不同的要求互相矛盾,不可能同时满足。那么,我们一般是退而求其次:能不能降低一些指标,让两个要求都得到接近满足?或者满足一个要求,另一个则尽量提高电路性能,也得到大部分满足。现在就是这样:先满足相频特性要求,在这个前提下尽量减少带宽。
双T电桥不必加补偿,只要加上少量正反馈就可以让相频特性在陷波点(习惯上称谐振点)之前相当平直,接近谐振点时相频特性与幅频特性都急剧变化。这里的正反馈一般用自举电路。不过,在双T电桥谐振点之后,仍必须加其它的低通电路以保持足够的衰减,注意图中蓝线在4.3kHz之后急剧上升。 答 15: 我作图只是想向你们说明,水平相位的调整与滤波的幅度,带宽特性是可以同步的。
作图带宽的精度不是我追求的目标和兴趣所在,而且在此基础上进一步改进指标也不是难事。结果已经可以定性说明我的观点了。
另外,水平相位追求的是平坦度,不是绝对值.因此,-5度的相位不表示通带内相位不水平。
答 2: 也许用数字滤波器效果会好些。 答 3: 太苛刻啦 答 4: 据我的认识,不可能办到需要一低通滤波器截止频率3kHZ通带要求平滑,并要求通带内相频曲线为一水平直线,也就是说所有信号的相位差不变。
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相移和滤波是相生的,不会有滤波而没有相移。除非有这样的一个滤波器:它能找出大于3kHz的任何杂波,然后对它们全部kill.....呵呵,这是我的幻想 答 5: 单个滤波器没有可能做到水平的相频响应,但是组合的滤波器加电路在一定带宽内就有可能。
我对低频滤波器不清楚,只举一例。记得不久前“双T桥”的帖子吗?我在仿真中说过,它在陷波点附近的相位是正斜率,带宽可调。与低通的负斜率相位相配合,将两个滤波器串联后的相频曲线斜率就可以在负-水平-正间变化。其代价是电路复杂、带宽有限、引入了衰减。但是其思路是可以借鉴的。 答 6: 回楼上在一定带宽内有可能,但楼主要求的是“通带内相频曲线为一水平直线”,这不可能。
答 7: 谢谢 各位 我只需要在2.5KHZ以内 具有比较水平的相频特性,怎么说呢,越平越好吧
误差控制在1度以内,能实现吗?? 是不是要通过扩大通带 来增加水平相频曲线的带宽?? 非常感谢各位的回帖 答 8: 求资料高手们,谁有模拟滤波器设计的资料、电子书,给小弟一份吧,谢谢了
lurkaries@gmail.com
再一次谢谢了!! 答 9: 是不是要通过扩大通带 来增加水平相频曲线的带宽??是。
允许相移多少确定后,再以此计算通带宽度。你会发现,比原来定的3kHz宽很多。
答 10: 相位斜率调整的例子

来玩味一下这个仿真的结果吧。为了得到更精确的相位还可以进行例如分段合成的处理。
上半部电路图是个低通(R4,C7),截止频率约在3KHz(相移49.7度,插损4.6dB),粉色和绿色线各是它的幅频和相频曲线。
下半部电路图是该低通与一个我上面提到过的双T桥相串联的网络。因为C3约为0,在仿真中令其悬空。总合成的幅频和相频曲线各为红线和兰线。在0-3KHz范围里,插损约为32dB,幅度平坦度很好。相位在-0.34到-1.6度之间,相位波动峰峰值为1.3度。 答 11: 回楼上这是相位补偿技术。这样确实可以改变曲线的形状,但仍不能满足楼主要求。
楼主要的是“通带内相频曲线为一水平直线”,你仿真的结果(红线和蓝线)确实平直,但却不是低通滤波。合成后的幅频曲线不在3kHz处下降指定的数值。
低通滤波要求某频率以上的信号不能通过,一般取下降3db处的频率作为低通滤波的带宽,而增益下降3db这个频率上相位差为1度,不可能作到。
要相位平直很容易,把带宽设计得很大就是了,但这就不是低通滤波了。
楼主的要求是互相矛盾的,只能取个折中的解决方案:先确定相位滞后允许多少,例如1度或2度,然后根据相位允许值计算带宽。不过,通带外衰减速率可以用高阶滤波,设计得让它衰减得快一些。 答 12: 谢谢 maychang的资料 通带确实宽了很多,这个东西果然是难以实现呀! 谢谢各位了!! 答 13: 看一下这个结果,低通和补偿电路图不同了,对拐角作了约束。粉-绿-红-蓝色曲线的含义同前,即单独低通和合成网络的幅-相频特性。

实际上,电路设计中经常会出现这种事:两个或多个不同的要求互相矛盾,不可能同时满足。那么,我们一般是退而求其次:能不能降低一些指标,让两个要求都得到接近满足?或者满足一个要求,另一个则尽量提高电路性能,也得到大部分满足。现在就是这样:先满足相频特性要求,在这个前提下尽量减少带宽。
双T电桥不必加补偿,只要加上少量正反馈就可以让相频特性在陷波点(习惯上称谐振点)之前相当平直,接近谐振点时相频特性与幅频特性都急剧变化。这里的正反馈一般用自举电路。不过,在双T电桥谐振点之后,仍必须加其它的低通电路以保持足够的衰减,注意图中蓝线在4.3kHz之后急剧上升。 答 15: 我作图只是想向你们说明,水平相位的调整与滤波的幅度,带宽特性是可以同步的。
作图带宽的精度不是我追求的目标和兴趣所在,而且在此基础上进一步改进指标也不是难事。结果已经可以定性说明我的观点了。
另外,水平相位追求的是平坦度,不是绝对值.因此,-5度的相位不表示通带内相位不水平。
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