《DSP5模拟滤波器》PPT课件

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1、第四部分模拟滤波器的设计4.1概述4.2模拟滤波器AnalogFilter—AF的设计9/16/20211上海大学____胡越黎4.1、概述滤波是数字信号处理中的一个重要分支，其目的就是要滤去信号中的噪声。滤波器通常可分为模拟滤波器和数字滤波器两大类。尽管开关电容模拟滤波器也具有程控功能，但在有单片微处理器或微机组成的信号处理系统中，通常优先采用数字滤波器，因为与模拟滤波器相比，数字滤波器有以下优点：9/16/20212上海大学____胡越黎4.1.1数字滤波器的优点(1)数字滤波器除占据一定程序空间外，不需额外的硬件电路;(2)数字滤波器抗干扰能力强。滤波器特性一般不

2、受外界环境（如温度、湿度等）的影响，没有模拟电容的元件老化问题;(3)数字滤波可工作于极低频率，也可实现模拟滤波器难以实现的线性相位系统;(4)通过编程可以随时修改或调整滤波特性。当然数字滤波器也有其弱点，主要是运算过程中有量化误差，工作频率较低，超过20MHz的DF设计比较困难。9/16/20213上海大学____胡越黎4.1.2信号与噪声的关系为了滤去信号中混有的噪声，首先必须明确信号和噪声之间的关系，一般可将信号和噪声的关系分成以下四类：(1)信号和噪声线性相加，且两者频率不重叠。经典滤波(2)信号和噪声线性相加，但两者频率有重叠。此种情况下，噪声通常为随机噪声(

3、3)信号和噪声互为乘积关系，即现代滤波(4)信号和噪声互为卷积关系，即9/16/20214上海大学____胡越黎4.1.2信号与噪声的关系实际数字系统中，信号可能被多种噪声所污染。如果各噪声互不相关，则可以简单地对它们各个分析。(3)、(4)类信号的滤波属于广义线性滤波。首先要将信号和噪声的关系经过取对数或取Z变换等变成线性相加的关系，然后进行相应的滤波，最后经过逆变换得到滤去噪声的信号；(2)类信号滤波可采用平滑平均滤波，或采用相关技术检测信号；第(1)类信号的滤波，是最常见、最简单的一种滤波，也是其它各类滤波器设计的基础。这里我们主要讨论第(1)类的数字滤波器的设计

4、。9/16/20215上海大学____胡越黎4.1.3数字滤波器的设计过程数字滤波器除了具有数字信号处理的一般优点，即稳定、重复性好和适应性强之外，它还具有高性能（没有相位偏差）和可预见性：可以用仿真软件来对一个设计预先测试。它的设计过程如下：1)确定滤波器的性能指标；2)将这些技术指标用一个因果时域离散系统逼近；3）用有限精度算法实现该系统。9/16/20216上海大学____胡越黎4.2模拟滤波器AnalogFilter—AF的设计数字滤波器是一种数字式的处理设备，它的设计是建立在对离散系统分析的基础上，但是在某些（如递归型）数字滤波器的设计过程中，为了保留模拟滤波

5、器的良好特性，往往按给定的指标先设计一个模拟滤波器，然后再进行数字化，所以了解模拟滤波器的特性和设计方法是很必要的。9/16/20217上海大学____胡越黎4.2模拟滤波器AnalogFilter—AF的设计一、有关基本概念0．SomefundamentalconceptsAnalogfilters:Frequency-selectiveelectricalcircuitsthatareusedtoamplifyorattenuateasinglesinusoidalsignalcomponentoraportionofthesignalfrequencyspectr

6、um.Passband:Therangeoffrequencyinwhichthesinusoidalsignalsareamplifiedorpassedwithoutconsiderabaleattenuation.Stopband:Thefrequencyrangeinwhichthesinusoidalsignalsaresignificantlyattenuated.Specification:Therequiredminimumandmaximumoftheattenuationoramplication,alongwiththecorrespondinge

7、dgefrequenciesofthepassbandsandstopbands.9/16/20218上海大学____胡越黎4.2模拟滤波器AnalogFilter—AF的设计一、有关基本概念1．无失真条件non-distortionconditions9/16/20219上海大学____胡越黎4.2模拟滤波器AnalogFilter—AF的设计9/16/202110上海大学____胡越黎4.2模拟滤波器AnalogFilter—AF的设计幅度响应是一常数，表明信号通过线性系统后，各频率分量的相对大小保持不变，没有幅度失真；相位响应是频率