陷波滤波器（BandStop）：它是什么？（电路和设计）|betway网页版电气4U. - betway网页版,betway必威体育精装版,必威亚洲体育

内容

什么是陷波滤波器（BandStop过滤器）？

陷波滤波器（也称为BandStop滤波器或拒绝滤波器）被定义为拒绝或阻止特定频率传输的设备频率范围并允许在该范围之外的频率。缺口滤波器消除窄带的频带的传输，并允许在该频段上方和下方的所有频率传输。由于它消除了频率，因此它也称为带消除滤波器。

陷波滤波器本质上是带阻滤波器，具有一个窄带阻带和两个通带。就像在乐队通行证情况，带拒表过滤器可以是宽带或窄带。

如果过滤器是宽带，则它被称为带抑制滤波器，如果过滤器是窄带，则它被称为陷波滤波器。带停止滤波器的特性正是带通滤波器的反向。因此，陷波滤波器是带通滤波器的补充。

例如，如果陷波滤波器具有从100 MHz到200 MHz的停机频率，则它将传递所有信号DC.频率为100 MHz，200 MHz以上，它只会抑制100 MHz至200 MHz之间的频率。

因此，陷波滤波器的功能是将所有这些频率从零（DC）达到更低截止频率（F_L.）和高于截止频率（f_H），并拒绝带宽区域中的所有频率i.e.，bw = f_H- f_L.。

在噪声存在下的窄带信号的检测和过滤是重要的应用信号处理技术。在许多应用中，有必要在不改变的情况下移除窄带信号乐队能量。这可以通过通过凹口滤波器传递信号来实现。

陷波滤波电路

Notch滤波器是低通和高通滤波器的组合，类似于带通滤波器设计，但不同之处在于我们将滤波器连接并联连接，而不是级联连接。陷波滤波器的电路图如下图所示。

陷波滤波器电路的上部是无源的rc.低通滤波器。这部分包括两个电阻器R.₁，R.₂，和电容器C₁以't'配置的形式。该滤波器将允许具有低于更高截止频率的频率的信号（F._H）。

陷波滤波器电路的下部是无源RC高通滤波器。该部分包括两个电容器C.₂， C_3.和电阻器r_3.也以't'配置的形式。该滤波器将允许具有高于较低截止频率的频率的信号（F._L.）。两个'T'配置的这种组合通常称为“双T”滤波器。

缺口滤波器的典型配置和频率响应如下图所示。

陷波滤波器类型

设计了许多类型的陷波滤波器电路。让我们详细解释主要类型的过滤电路。

有效的陷波滤波器

有源陷波滤波器是低通滤波器和高通滤波器的并联组合op-amp.作为放大组分如下图所示。

有源陷波滤波器的电路图被分成三个部分。上部是一个有效低通滤波器（LPF）哪个与an平行主动高通滤波器（HPF）。电路的第三和最后一部分是用于扩增的OP-AMP的放大部分。最终的OP-AMP阶段是一个求和放大器或运算放大器加法器这是一个夏天。活动陷波滤波器的电路图如下图所示。

在这里，低通滤波器的高频截止是

$\ begin {对齐*} f_l = \ frac {1} {2 \ pi r_1c_1} \ neg {align *}$

虽然高通滤波器的低频切断是

$\ begin {aligne *} f_h = \ frac {1} {2 \ pi r_2c_2} \ neg {align *}$

被动陷波过滤器

无源滤波器仅包括诸如电阻的无源元件，电感器和电容器，它不使用任何活动组件，例如OP-AMP进行放大。因此，放大部分在被动陷波滤波器中不存在。

被动陷波滤波器是无源低通滤波器和无源高通滤波器的组合。无源陷波滤波器的电路图如下图所示。

无源陷波滤波器电路的上部是与无源高通滤波器并联的被动低通滤波器。

光学槽滤波器

陷波滤波器是一种光学滤波器，它有选择地拒绝光谱的一部分，同时发射所有其他波长。它可以被设计为不同的拒绝水平，这通常是在光密度方面。

在光学系统中，通过衍射光栅或分散棱镜选择性地重定向光的光的特定波长。在传输光栅和棱镜的情况下，通过物体的多色光将被重定向到波长，然后通过光学缺口滤波器可以实现所需的波长。

在这种情况下，当使用具有真实材料的光学器件时，光将在各种波长下衰减，并且通过干涉光通过其通过的介质过滤。光学缺口过滤器通过不置换或最小衰减的光的波长。

光学槽滤波器用于激光基于拉曼光谱，基于激光的荧光和其他生物医学和生命科学应用。

RLC Notch滤波器

顾名思义rlc.，此陷波滤波器或BandStop过滤器包含被动元素电阻器，电感器和电容器。因此，它也被称为被动陷波滤波器。RLC Notch滤波器的电路图如下图所示。

RLC Notch滤波器的分流元件是L和C的串联组合。输出跨越电感器和电容器的串联组合。RLC Notch滤波器的等效电路和特性如下图所示。

这里，给出L和C系列组合的等效阻抗

$\ begin {align *} \ begin {split} z = j（x_l - x_c）\，\，\ omega \\ | z |= \ sqrt {（x_l - x_c）^ 2} \，\，\ oomega \ end {split} \ end {align *}$

现在，网阻抗电路由，

$\ begin {align *} \ begin {split} z_t_o_t_a_l = r + j（x_l - x_c）\，\，\ oomga \\ | z |= \ sqrt {r ^ 2 +（x_l - x_c）^ 2} \，\，\ \ oomega \ neg {split} \ neg {alight *}$

现在，申请KVL（Kirchhoff的电压法）在循环A-B-C-D到RLC Notch滤波器的等效电路，我们得到了，

$\ begin {align *} \ begin {split} v_0 = v_i * \ frac {| z |} {z_t_o_t_a_l} \\ v_0 = v_i * \ frac {（x_l-x_c）^ 2} {\ sqrt {r ^ 2 +（x_l - x_c）^ 2}}} \ end {split} \ end {align *}$

现在，在系列共鸣条件，谐振频率由

$\ begin {align *} f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {lc}} \ neg {align *}$

和Q系数是（谁）给的，

$\ begin {align *} q = \ frac {\ omega_r l} {r} \ neg {align *}$

在哪里， $\ omega_r.$ =带宽= $\ frac {f_r} {q}$

同时, $f_l =（f_r - \ frac {bw} {2}）Hz$ 是最低的截止频率，和

$f_h =（f_r + \ frac {bw} {2}）Hz$ 是最高截止频率。陷波滤波器的特性如下图所示。

RLC型缺口滤波器也可以通过利用下图所示的电路来进行。

rf notch滤波器

窄槽滤波器是RF Notch滤波器，其可用于在功率放大器的非线性测量期间拒绝载波频率。

一个LC电路Notch滤波器用于拒绝射频域中的特定干扰频率。LC电路Notch滤波器电路与接近发射器的无线电接收器一起使用，它将其沼泽遍布所有其他信号。波阱用于拒绝来自发射机的信号。

FM广播信号非常强，它可以防止SDR（软件定义的无线电）处理弱信号。FM Notch过滤器对SDR应用非常有用。因此，FM信号首先通过凹口滤波器，然后给予SDR USB。

Butterworth Notch过滤器

一种巴特沃斯Notch滤波器是一种特殊类型的信号处理过滤器，其设计成具有尽可能平坦的频率响应，如窄的缩小轴。

一个理想的陷波滤波器拒绝某些范围的频率而没有失真，并通过所有其他频率。但在某些应用中，由于低信噪比，简单的陷波滤波器不准确可靠。在这些情况下，Butterworth的Notch滤波器用于增加准确性和可靠性。

例如，在ECG（心电图）常见的干扰噪声有电力线干扰、仪表噪声、外部噪声等磁场干扰，由于随机的身体运动，噪音和呼吸运动。这些噪声可以基于其频率内容来表征。

噪声的带宽与所需信号的带宽重叠，使得普通滤波技术不能充分提高信噪比。因此，必须在ECG信号中减少这些噪声以提高精度和可靠性。4.^TH.订购带有3个DB停机带的Butterworth Notch滤波器用于降低来自ECG信号的50 Hz电源线噪声干扰。

陷波过滤器设计示例

RLC型Notch滤波器是使用23 kHz和25 kHz的截止频率。认为电感L = 45 MH，设计RLC型陷波滤波器。

给定数据：f_L.= 23 kHz，f_H= 25 kHz，L = 45 MH = 0.045小时

带宽（BW）= $f_h - f_l =（25-23）khz = 2 kHz$
谐振频率

$\ begin {aligne *} \ begin {split}＆f_r = f_h - \ frac {bw} {2} \\＆= 25 * 10 ^ 3 - \ frac {2 * 10 ^ 3} {2} \\＆=25000-1000 \\＆= 24 * 10 ^ 3 \\＆f_r = 24 khz \ neg {split} \ end {align *}$

现在，在共振状态下，谐振频率由，

$\ begin {align *} \ begin {split}＆f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {lc}} \\＆24 * 10 ^ = \ frac {1} {2 * \ pi * \SQRT {0.045 * C}} \\＆C = 977 PF \ END {split} \ END {align *}$

质量因子（Q）= $\ frac {f_r} {bw} = \ frac {24000} {2000} = 12$
现在，

$\ begin {aligne *} \ begin {split}＆q = \ frac {\ omega_r l} {r} \\＆r = \ frac {\ omega_r l} {q} = \ frac {2 * \ pi * f *l} {q} \\＆\ \ \ frac {2 * \ pi * 24000 * 0.045} {12} \\＆r = 565.2 \ OMEGA \ END {split} \ end {alight *}$

因此，陷波滤波器配置是

r = 565.2欧姆，l = 45 mh，c = 977 pf

因此，从上述配置中的陷波滤波器的设计如下图所示。

陷波滤波器传递函数

陷波滤波器的传递函数由

$\ begin {align *} h（s）= \ frac {（s ^ 2 + \ oomega_z ^ 2）} {s ^ 2 + \ frac {\ oomega_p} {q} s + \ oomega_p ^ 2} \ end {alight *}$

在哪里， $\ omega_z.$ 是零圆形频率

$\ omega_p.$ 是极圆频率

Q是质量因素。它是过滤器的选择性。 $q = \ frac {f_r} {f_h-f_l} = \ frac {f_r} {bw}$

其中，BW是过滤器的带宽。

陷波滤波器的特性有三种情况。也就是说，一个标准槽，一个低通槽，一个高通槽。零圆频率之间的关系 $\ omega_z.$ 和极圆频率 $\ omega_p.$ 确定陷波滤波器的特征。

如果极圆频率等于零圆形频率，即， $\ omega_p = \ omega_z$ ，然后滤波器是标准的凹口型。
如果极圆频率小于零圆形频率，即， $\ omega_p.$ < $\ omega_z.$ ，然后过滤器是低通凹口型。
如果极圆频率大于零圆频率，即， $\ omega_p.$ > $\ omega_z.$ ，然后过滤器是高通凹口型。

陷波滤波器应用程序

陷波滤波器的一些应用包括:

陷波滤波器通常用于通信系统，仪表和控制系统和生物医学领域，以消除50/60 Hz电力线干扰。
Notch滤波器或BandStop过滤器广泛用于电子和通信电路中，以拒绝不需要的频率的频带，并允许以最小损耗传输其他频率。
切换类型AC.＆直流电机驱动器那转换器，和逆变器在一定程度上引起正弦扰动谐波线频率。使用凹口过滤器消除了这种不需要的干扰，并实现了准确的测量。
这是非常优选的图像和信号处理拒绝不需要的频率即噪音。
它用于音频信号处理，用于去除特定范围的不需要的频率。噪音或嗡嗡声。
它用于电话技术，DSL和其他互联网服务作为线路降噪器，以减少不必要的干扰。注意，DSL是数字用户线，用于通过电话线传输数字信息。
它用于吉他放大器，仪器放大器，声学吉他，曼陀林，低音仪器放大器和PA系统，以减少可能在仪器后产生的特定蜂鸣声。请注意，PA（公共地址）系统是一种电子系统，包括麦克风，放大器，扬声器和其他音乐设备。
它用于医疗领域应用，即在ECG（心电图）测量中，以消除DC分量。