濾波器對(duì)比分析，這四種濾波器你都了解嗎?

濾波器是一種濾波電路，按照分類標(biāo)準(zhǔn)的不同，濾波器具有諸多種類，比如巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器、貝塞爾濾波器等等。為增進(jìn)大家對(duì)濾波器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器、貝塞爾濾波器之間的不同予以介紹。如果你對(duì)濾波器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、巴特沃斯濾波器

巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。在振幅的對(duì)數(shù)對(duì)角頻率的波特圖上，從某一邊界角頻率開始，振幅隨著角頻率的增加而逐步減少，趨向負(fù)無窮大。巴特沃斯濾波器的頻率特性曲線，無論在通帶內(nèi)還是阻帶內(nèi)都是頻率的單調(diào)函數(shù)。因此，當(dāng)通帶的邊界處滿足指標(biāo)要求時(shí)，通帶內(nèi)肯定會(huì)有裕量。所以，更有效的設(shè)計(jì)方法應(yīng)該是將精確度均勻的分布在整個(gè)通帶或阻帶內(nèi)，或者同時(shí)分布在兩者之內(nèi)。這樣就可用較低階數(shù)的系統(tǒng)滿足要求。這可通過選擇具有等波紋特性的逼近函數(shù)來達(dá)到。

二、切比雪夫?yàn)V波器

切比雪夫?yàn)V波器是在通帶或阻帶上頻率響應(yīng)幅度等波紋波動(dòng)的濾波器，振幅特性在通帶內(nèi)是等波紋。在阻帶內(nèi)是單調(diào)的稱為切比雪夫I型濾波器;振幅特性在通帶內(nèi)是單調(diào)的，在阻帶內(nèi)是等波紋的稱為切比雪夫II型濾波器。采用何種形式的切比雪夫?yàn)V波器取決于實(shí)際用途。

三、橢圓濾波器

橢圓濾波器(EllipTIc filter)又稱考爾濾波器(Cauer filter)，是在通帶和阻帶等波紋的一種濾波器。它比切比雪夫方式更進(jìn)一步地是同時(shí)用通帶和阻帶的起伏為代價(jià)來換取過渡帶更為陡峭的特性。相較其他類型的濾波器，橢圓濾波器在階數(shù)相同的條件下有著最小的通帶和阻帶波動(dòng)。

四、貝塞爾濾波器

貝賽爾(Bessel)濾波器是具有最大平坦的群延遲(線性相位響應(yīng))的線性過濾器。貝賽爾濾波器常用在音頻天橋系統(tǒng)中。模擬貝賽爾濾波器描繪為幾乎橫跨整個(gè)通頻帶的恒定的群延遲，因而在通頻帶上保持了被過濾的信號(hào)波形。

貝塞爾(Bessel)濾波器具有最平坦的幅度和相位響應(yīng)。帶通(通常為用戶關(guān)注區(qū)域)的相位響應(yīng)近乎呈線性。Bessel濾波器可用于減少所有IIR濾波器固有的非線性相位失真。貝塞爾(Bessel)線性相位濾波器正是由于具有向其截止頻率以下的所有頻率提供等量延時(shí)的特性，才被用于音頻設(shè)備中，在音頻設(shè)備中，必須在不損害頻帶內(nèi)多信號(hào)的相位關(guān)系前提下，消除帶外噪聲。另外，貝塞爾濾波器的階躍響應(yīng)很快，并且沒有過沖或振鈴，這使它在作為音頻DAC輸出端的平滑濾波器，或音頻ADC輸入端的抗混疊濾波器方面，是一種出色的選擇。貝塞爾濾波器還可用于分析D類放大器的輸出，以及消除其它應(yīng)用中的開關(guān)噪聲，來提高失真測量和示波器波形測量的精確度。

四種濾波器的區(qū)別對(duì)比

巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。

切比雪夫?yàn)V波器在過渡帶比巴特沃斯濾波器的衰減快，但頻率響應(yīng)的幅頻特性不如后者平坦。切比雪夫?yàn)V波器和理想濾波器的頻率響應(yīng)曲線之間的誤差最小，但是在通頻帶內(nèi)存在幅度波動(dòng)。

貝塞爾濾波器具有最平坦的幅度和相位響應(yīng)。帶通(通常為用戶關(guān)注區(qū)域)的相位響應(yīng)近乎呈線性。

相同階數(shù)時(shí)：

橢圓濾波器的幅頻曲線下降最陡，其次為切比雪夫?yàn)V波器，再次為巴特沃斯濾波器，下降最平緩的為貝塞爾濾波器。

巴特沃斯濾波器通帶最平坦，阻帶下降慢。

切比雪夫?yàn)V波器通帶等紋波，阻帶下降較快。

貝塞爾濾波器通帶等紋波，阻帶下降慢。也就是說幅頻特性的選頻特性最差。但是，貝塞爾濾波器具有最佳的線性相位特性。

橢圓濾波器在通帶等紋波(阻帶平坦或等紋波)，阻帶下降最快。

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