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八月 19 2020

数字滤波器的工作原理

  在信号处理领域中,对于信号处理的实时性、快速性的要求越来越高。而在许多信息处理过程中,如对信号的过滤、检测、预测等,都要广泛地用到滤波器。其中数字滤波器具有稳定性高、设计灵活等优点,避免了模拟滤波器所无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题,因而随着数字技术的发展,用数字技术实现滤波器的功能越来越受到人们的注意和广泛的应用。下面将介绍其是如何工作的?

  数字滤波器对信号滤波的方法是:用数字计算机对数字信号进行处理,处理就是按照预先编制的程序进行计算。数字滤波器的原理如图所示,它的核心是数字信号处理器。

数字滤波器原理图

  数字滤波器原理图

  这过程必须利用采样定理(sampling theorem)进行采样。输入信号经过模拟低通滤波即抗折叠滤波器(anTI-aliasing filter)去掉输入信号中的高频分量。经过平滑化的模拟信号再用于采样。另外D-A转换后模拟信号要经过平滑滤波器(smoothing filter)进行平滑处理,该工作可用模拟低通滤波器来完成。

  另外,数字通信中使用的数字均衡器(digital equalizer)也可以视作一种数字滤波器,但是用数字均衡器直接进行数字信号处理时,就不再需要图中的A-D转换器和D-A转换器。

  所谓数字滤波器,就是把输入序列通过一定的运算变换成输出序列。如上图所示。其时域输入输出关系是:

时域输入输出关系

  若x(n) ,y (n)的傅里叶变换存在,则输入输出的频域关系是:

傅里叶变换

  假定|X(ejw)|,|H(ejw)|如图中(a),(b)所示,则由式得|Y(ejw)|如图(c)所示。

滤波效果图

  滤波效果图

  这样,x(n)通过系统h(n)的结果是使得输出y(n)中不再含有|w|>wc的频率部分,而使|w|

  总而言之,数字滤波器是按照程序计算信号,达到滤波的目的。通过对数字滤波器的存储器编写程序,就可以实现各种滤波功能。对数字滤波器来说,增加功能就是增加程序,不用增加元件,不受元件误差的影响,对低频信号的处理也不用增加芯片的体积。用数字滤波方法可以摆脱模拟滤波器被元件限制的困扰。

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LM311 LM311 Company:Texas Instruments Remark:LM311电压比较器设计运行在更宽的电源电压:从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。此外,他们可以驱动继电器,开关电压高达50V,电流高达50mA。 In Stock:1000
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LM339 LM339 Company:Texas Instruments Remark:LM339(四路差动比较器)是在电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器,是一种常见的集成电路,主要应用于高压数字逻辑门电路。利用lm339可以方便的组成各种电压比较器电路和振荡器电路。 In Stock:2000
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LM324 LM324 Company:Texas Instruments Remark:LM324系列器件带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。 In Stock:300
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LM358 LM358 Company:Texas Instruments Remark:LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与 电源电压无关。 In Stock:3000
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