CN201341118Y

CN201341118Y - 新型低通滤波电路

Info

Publication number: CN201341118Y
Application number: CNU2009200101914U
Authority: CN
Inventors: 隋德磊; 陈铁年; 赵殿滨
Original assignee: CNR Dalian Electric Traction R& D Center Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian R&D Co Ltd
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-01-14

Abstract

本实用新型公开了一种新型低通滤波电路，在高电位和地之间嫁接复电抗构成；复电抗包括RC谐振带阻滤波器Z1、阻抗Z2、阻抗Z3、二阶椭圆函数低通滤波器Z4、二阶椭圆函数低通滤波器Z5、RC谐振带阻滤波器Z6和比例放大器A；信号U1输入以后，经过RC谐振带阻滤波器Z1进行滤波，然后通过和地之间嫁接的二阶椭圆函数低通滤波器Z4，得到输出电压为U2，再经过由阻抗Z2、阻抗Z3、二阶椭圆函数低通滤波器Z5和比例放大器A组成的VCVS低通椭圆滤波器，中间在经过RC谐振带阻滤波器Z6滤波后得到输出信号U0。该电路具有滤波性能较好、结构简单、调试简单，而且截止频率易于调节，适于在测量与控制系统等领域广泛推广。

Description

新型低通滤波电路

技术领域

本实用新型涉及一种低通滤波器，尤其涉及一种新型低通滤波电路。

背景技术

凡是有能力对信号频谱进行处理的装置都可以称为滤波器。在近代的通信、测量与控制等系统中，滤波的应用极为广泛，滤波器的优劣直接决定了产品的优劣，所以，对滤波的研究以及应用历来为各国所重视。

一般有源低通滤波器，都可能引起输出失调，且随温度的变化而漂移，而且由于有源滤波器都有正负电源，它的输入端与电源和地都有联系，不能完全隔离。工程上常采用巴特沃斯滤波、贝塞尔滤波、契比雪夫滤波以及Elliptic滤波，但是巴特沃斯滤波器过渡带比较宽，切比雪夫滤波的相频特性较差，非线性比较严重，贝赛尔滤波的幅频特性较差，而且Elliptic滤波多采用查对曲线方法设计电路参数，导致的滤波性能不佳。

发明内容

本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种新型低通滤波器，在采用高电位和地之间嫁接复电抗的方法设计电路的方式解决现有技术的不足。本实用新型采用的技术手段如下：

一种新型低通滤波电路，其特征在于在高电位和地之间嫁接复电抗构成；所述复电抗包括RC谐振带阻滤波器Z1、阻抗Z2、阻抗Z3、二阶椭圆函数低通滤波器Z4、二阶椭圆函数低通滤波器Z5、RC谐振带阻滤波器Z6和比例放大器A；信号U1输入以后，经过RC谐振带阻滤波器Z1进行滤波，然后通过和地之间嫁接的二阶椭圆函数低通滤波器Z4，得到输出电压为U2，再经过由阻抗Z2、阻抗Z3、二阶椭圆函数低通滤波器Z5和比例放大器A组成的VCVS低通椭圆滤波器，中间在经过RC谐振带阻滤波器Z6滤波后得到输出信号U0。

所述RC谐振带阻滤波器Z1由电容C0和电阻R0、C0组成；阻抗Z2由电阻R3和R4组成；阻抗Z3由电阻R9组成；二阶椭圆函数低通滤波器Z4由电阻R5、R6、R7、R8，电容C1、C2及运放U1组成；二阶椭圆函数低通滤波器Z5由电阻R11、R12、R13、R14、R15，电容C5、C8和运放U2组成；RC谐振带阻滤波器Z6由电阻R16和电容C9组成；比例放大器A由电阻R17、R18，电位器RH1及运放U3组成。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的低通滤波电路，按照基于四端网络的分析方法获得滤波电路的传递函数，具有设计方法简单，调试方便，电路参数精确，电路稳定可靠并能获得较高的滤波技术指标的特点，另外，本实用新型低通滤波电路的截止频率还易于调节，在理论上可以取任意值，适于在测量与控制系统等领域广泛推广。

附图说明

本实用新型包含两幅附图：

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如附图1、图2所示，本实用新型提供的新型低通滤波电路中的Z1由电容C0、C1，电阻R0和R1组成，其中R0、C0组成简单的带阻滤波器，对接入的信号进行简单滤波，则Z1的阻抗计算公式为：

Z_{1} = R_{0} / / \frac{1}{C_{s}} + R_{1} + R_{2}

Z4由电阻R5、R6、R7、R8，电容C1、C2及运放U1组成，构成一个简单的二阶椭圆函数低通滤波器，其阻抗的计算公式为：

Z_{4} = R_{5} + \frac{{(1 / C_{s})}^{2}}{R_{6}}

Z2由R3和R4，组成，阻抗可以表示为：

Z₂＝R₃+R₄

Z5由电阻R11、R12、R13、R14、R15，电容C5、C8，运放U2组成，这一部分也是一个二阶椭圆函数低通滤波器，和后面的部分电路共同组成一个VCVS低通椭圆滤波器，这一部分的阻抗可以表示为：

Z_{5} = R_{10} + R_{11} + \frac{{(1 / C_{s})}^{2}}{R_{12} + R_{13}}

Z3由电阻R9组成，所以Z3的阻抗就为：

Z₃＝R₉

Z6由电阻R16和电容C9组成，构成一个简单的RC谐振带阻滤波器，根据RC的参数，把某个频率段滤去，阻抗可以表示为：

Z₆＝R₁₆//1/C_s

A是由电阻R17、R18，电位器RH1，以及运放U3组成的一个比例放大器，该电路的作用是对电路进行放大，其放大倍数为：

A = \frac{R_{17} + R_{18} + R_{H 1}}{R_{18}}

结合附图1、2，从整体来分析，信号U1输入以后，经过C0、R0组成的RC谐振带阻滤波器，将某个频率段滤去，然后通过和地之间嫁接一个二阶椭圆函数低通滤波器，即Z4，从而得到输出电压为U2，再经过由Z2、Z3、Z5和A组成的VCVS低通椭圆滤波器，中间经过RC谐振带阻滤波器Z6滤波后，得到输出信号U0。

其中传递函数的计算过程为：

设m1、m2分别为电位为U3和U4的点向右看去的等效电抗，即

m₁＝(Z₃+Z₆)//Z₅

m₂＝(m₁+Z₂)//Z₄

则

U_{2} = \frac{m_{1}}{m_{2} + Z_{1}},

U_{3} = \frac{m_{1}}{m_{1} + Z_{2}} \cdot U_{2},

U_{4} = \frac{Z_{6}}{Z_{3} + Z_{6}},

U₀＝A·U₄

所以传递函数为：

H (s) = \frac{A \cdot m_{1} \cdot m_{2} \cdot Z_{6}}{(Z_{3} + Z_{6}) \cdot (m_{1} + Z_{2}) \cdot (m_{2} + Z_{1})}

在同阶次情况下，本滤波器滤波特性较好，明显优于传统Elliptic滤波器。

另一个关键是截止频率的调节，一个滤波电路设计的好坏，不仅仅与滤波器响应曲线的过渡带宽度、通带和阻带内纹波的大小有关，滤波起导通频率是否易于调节也是一个重要依据。本实用新型低通滤波电路通过调节电容值C可以获得不同的截止频率，截止频率与电容大小成反比例关系，理论上可以上任何值，这种对应关系对于设计给定截止频率的滤波电路是非常有效的。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种新型低通滤波电路，其特征在于在高电位和地之间嫁接复电抗构成；所述复电抗包括RC谐振带阻滤波器Z1、阻抗Z2、阻抗Z3、二阶椭圆函数低通滤波器Z4、二阶椭圆函数低通滤波器Z5、RC谐振带阻滤波器Z6和比例放大器A；信号U1输入以后，经过RC谐振带阻滤波器Z1进行滤波，然后通过和地之间嫁接的二阶椭圆函数低通滤波器Z4，得到输出电压为U2，再经过由阻抗Z2、阻抗Z3、二阶椭圆函数低通滤波器Z5和比例放大器A组成的VCVS低通椭圆滤波器，中间在经过RC谐振带阻滤波器Z6滤波后得到输出信号U0。

2、根据权利要求1所述的新型低通滤波电路，其特征在于所述RC谐振带阻滤波器Z1由电容C0和电阻R0、C0组成；阻抗Z2由电阻R3和R4组成；阻抗Z3由电阻R9组成；二阶椭圆函数低通滤波器Z4由电阻R5、R6、R7、R8，电容C1、C2及运放U1组成；二阶椭圆函数低通滤波器Z5由电阻R11、R12、R13、R14、R15，电容C5、C8和运放U2组成；RC谐振带阻滤波器Z6由电阻R16和电容C9组成；比例放大器A由电阻R17、R18，电位器RH1及运放U3组成。