《汽车测试基础》5信号调理、处理与记录显示.ppt

第五章 信号调理、处理和记录 §1 电桥 §2 调制与解调 §3 滤波器 脉冲响应函数 在频域为矩形窗函数的“理想”低通滤波器的时域脉冲响应函数是sinc函数。 如无相角滞后，即 ，则 h(t)具有对称的图形。 上 页 目 录 理想滤波器是不能实现的。 因为h(t)是滤波器在δ(t)作用下的输出，其图形却表明，在输入δ(t)到来之前，即t0, 滤波器就有了与输入相对应的输出。显然，这违背了因果关系，任何现实的滤波器不可能有这种预知未来的能力，所以理想低通滤波器是不可能存在的。 可以推论，理想的高通、带通、带阻滤波器都是不存在的。 上 页 目 录 阶跃响应 给滤波器以单位阶跃输入u(t)，滤波器的输出y(t)将是该输入和脉冲响应函数h(t)的卷积： 不考虑前、后皱波， 输出从零值（a点）到应有稳定值 （b点）需要一定的建立时间 。 上 页 目 录 0 t y(t) 时移 只影响输出曲线y(t)的右移，不影响 值。 滤波器的通频带越宽，即 越大，则h(t)的图形越陡峭，响应的建立时间 也将越小。 上 页 目 录 低通滤波器对阶跃响应的建立时间 和带宽B成反比，或者说带宽和建立时间的乘积是常数，即 上 页 目 录 需要一定建立时间的解释： 输入信号如有突变处必然含有丰富的高频分量。低通滤波器阻衰了高频分量，其结果是把输出波形“圆滑”了。通带越宽，阻衰的高频分量越少，使信号能量更多、更快地通过，所以建立时间就短；反之，则长。 三、实际RC调谐式滤波器 （一）基本参数 1、纹波幅度d 2、截止频率 幅频特性值 等于 所对应的频率。 3、带宽B和品质因数Q值 上下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽。 中心频率 和带宽B之比称为滤波器的品质因数Q。 4、倍频程选择性 倍频程选择性是指在上截止频率 与 之间，或者在下 截止频率 与 之间幅频特性的衰减量。 5、滤波器因数λ A(f) f f f 0 c1 c2 . d d 上 页 目 录 （二）RC调谐式滤波器的基本特性 1、一阶RC低通滤波器 电路的微分方程式： 令τ=RC，称时间常数。 传递函数 上 页 目 录 1o、当 时，A(f)=1, φ(f)-f 近似于一条通过原点的直线。 此时，RC低通滤波器是一个不失 真传输系统。 2o、当 时， ，即 表明，RC值决定着上截止频率。 3o、当 时，输出 与输入 的积分成正比，即 此时，RC低通滤波器起着积分器的作用。 上 页 目 录 2、RC高通滤波器 微分方程式 令RC=τ，则传递函数 上 页 目 录 1o、当 时， 滤波器的-3dB截止频率为 2o、当 时， ； RC高通滤波器可视为不失真传输系统。 3o、当 时，输出与输入的 微分成正比， RC高通滤波器起着微分器的作用。 上 页 目 录 动态演示 3、RC带通滤波器 带通滤波器可看成是低通滤波器和高通滤波器串联组成。 串联所得的带通滤波器以原高通滤波器的截止频率为下截止频率，即 其上截止频率为原低通的截止频率，即 分别调节高、低通环节的时间常数（ 及 ），就可得到不同的上、下截止频率和带宽的带通滤波器。 上 页 目 录 四、恒带宽比滤波器和恒带宽滤波器 ①使带通滤波器的中心频率可调，通过改变RC 调谐 参数而使其中心频率跟随所需量测的信 号频段。 ②使用一组各自中心频率固定的、但又按一定规 律 相隔的滤波