常用濾波器概述

定義數(shù)字濾波器是與模擬濾波器相對應的，我們在常用的離散系統(tǒng)中， 使用數(shù)字濾波器。它的主要作用是利用離散時間系統(tǒng)的特性，在這里 時間就是一個變量，然后在對外部輸入的信號，進行處理，這里的輸 入信號一般都是廣義上的波形型號，信號可以是電壓、電流、功率等。 當然也有類似于頻率等這種。在實際的操作中，我們也可以把輸入的信號波形變成輸出，也就是將輸入和輸出倒置。從而實現(xiàn)我們將信號的頻譜修改的目的。
實現(xiàn)技術手段數(shù)字濾波器有多種方式可以實現(xiàn)信號的處理，我們介紹在實際中使用最多的兩種，一種是我們集成電路的方式將集成電路的各種元 器件組成一個專用的設備，這種設備稱之為數(shù)字信號處理機，類似于arm架構(gòu)或者單片機架構(gòu)的數(shù)字處理機就是我們常用的一種，這種方式對于成套批量的需求商用價值比較高，因為造價成本比較低，受到了市場的歡迎;另一種就是使用我們平常使用的x86/x64的商用或者工控計算機進行模擬仿真，這個完全是使用應用軟件進行仿真的，這種方式也在實驗室或者大型的數(shù)字濾波項目中使用，這種方式成本較高，不適宜與大批量的生產(chǎn)與配套。但是在實驗室是最好的一種模擬方式，在高階模擬和運算中有非常大的優(yōu)勢。

數(shù)字濾波器的對比數(shù)字濾波器主要有兩種，一種是IIR，我們稱之為無限的沖激響應濾波器，另外一種是FIR，這種濾波器是與IIR相對應的，這個是有限的沖激響應濾波器。兩個系統(tǒng)都是有各自的特點的，F(xiàn)IR的濾波器是沒有閉環(huán)的反饋的環(huán)路信號，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，可以實現(xiàn)比較嚴格的線性方程的相位的計算，一般情況下相位的要求不嚴格一 般不會使用這個濾波器，相反的話，會采用這種濾波器。當然在很多的場景下面，我們要對信號進行一些實時的處理，當現(xiàn)場的信號數(shù)據(jù)越來越多的情況下，我們對硬件的性能要求就越來越高，市面上很多的單片機已經(jīng)無法滿足我們實際的功能需求，一般的8位的16位的乃至32位的單片機以及ARM芯片已經(jīng)不能在對算法進行支撐，由于專門為數(shù)字處理設計的DSP控制器的出現(xiàn)，提高了我們?yōu)V波器的效率，DSP很多情況下可以使用多組總線的方式，并行處理多組實時的數(shù)據(jù)，獨立的一些算法器充分的使用大大提高了我們?yōu)V波器的效率。對于硬件上的短板完全可以由DSP的芯片進行彌補，做到對數(shù)字信號的實時處理與計算。DSP與普通的微處理器相比有很大的數(shù)字信號的處理優(yōu)勢，他是單片機以及ARM的繼承，為信號處理做了一些局部的開發(fā)和改進，大大的增強了數(shù)字處理的能力，它有特定的數(shù)據(jù)流程格式、有特定的算法器，有特殊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為解決復雜的數(shù)字信號的處理提供了很多優(yōu)越的條件和基礎，通過對DSP的編程可以實現(xiàn)IIR濾波器。 FIR濾波器實際上有一定的缺陷，這類系統(tǒng)只有零點，它不會跟IIR系統(tǒng)的那樣容易獲取比較好衰減的特性，但是也有更加明顯的優(yōu)勢。他是通過非硬件電路實現(xiàn)的，相比硬件電路實現(xiàn)濾波器主要優(yōu)點有很多，例如，效率很高、有極點、有反饋等。

程控濾波系統(tǒng)程控濾波系統(tǒng)是在傳統(tǒng)濾波器的不足中提出的，傳統(tǒng)濾波器在工作時產(chǎn)生誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。低精度的濾波器在使用時會造成很多不良后果，而且傳統(tǒng)濾波器對波形要求越高就意味著需要跟多的運放，這是非常麻煩的。所以程控濾波器的數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，可以有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題，極大地提高生產(chǎn) 效率和產(chǎn)品的可維護性。

無源濾波器是利用電阻、電抗器和電容器元器件構(gòu)成的濾波電路。諧振頻率時，電路阻抗值最小，非諧振頻率時，電路阻抗比很大，將電路元器件數(shù)值調(diào)整到某一特征諧波頻率，則能濾除該次諧波電流;當若干諧波頻率的調(diào)諧電路組成在一起，則能濾除對應的特征諧波頻率，通過低阻抗旁路實現(xiàn)對主要次數(shù)諧波(3、5、7)的過濾。主要原理就是針對不同次數(shù)諧波，設計該諧波頻率的阻抗為很小，實現(xiàn)諧波電流的分流效應，即為預濾除的高次諧波提供旁路通道，實現(xiàn)凈化波形。