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[求助] 全通滤波器

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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-3-15 16:26:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
请教全通滤波器问题,自己在做群时延均衡器,用的是全通滤波器,可是怎么会有很大的衰减呢,请大神们帮忙

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-19 00:21:11 来自手机 | 显示全部楼层
还有一个问题,就是楼主的原始设想是用全通滤波器来补偿前面带通滤波器的相位,带通滤波器的相位是滞后的,所以如果后面的全通滤波器相位超前则正好可以补偿,但现在看来全通滤波器的相位也是滞后的,那如何补偿?不知道楼主这个方案是自己想出来的还是从哪里看来的。

点评

我最开始的图是我自己瞎调参数得来的,我发现这样的趋势的图和带通的相位和群时延补偿,可以让他的群时延平缓,但是那个您说仿真正确的图,我感觉它的两个大尖,好像并不能补偿了啊,我尝试这在后面加一个放大,发现  详情 回复 发表于 2017-3-20 11:19

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maychang

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发表于 2017-3-15 16:37:14 | 显示全部楼层
“自己在做群时延均衡器,用的是全通滤波器,可是怎么会有很大的衰减呢”
总要把你的电原理图贴出来让大家看看吧?

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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-3-15 17:15:08 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2017-3-15 16:37
“自己在做群时延均衡器,用的是全通滤波器,可是怎么会有很大的衰减呢”
总要把你的电原理图贴出来让大家 ...

allpass.png
前面是一个10阶的带通滤波器,带宽是20k-34kHz,后面级联全通滤波器,想让前面的相位变成线性,让其群时延几乎为一条水平线


点评

“前面是一个10阶的带通滤波器,带宽是20k-34kHz,后面级联全通滤波器” 此电原理图不是“一个10阶的带通滤波器”,也不是“全通滤波器”。 既然有“前面”和“后面”,想必这是当中了?你想用这当中的三级运放电  详情 回复 发表于 2017-3-15 18:22

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maychang

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发表于 2017-3-15 18:22:41 | 显示全部楼层
Valentinamina 发表于 2017-3-15 17:15
前面是一个10阶的带通滤波器,带宽是20k-34kHz,后面级联全通滤波器,想让前面的相位变成线性,让其群 ...

“前面是一个10阶的带通滤波器,带宽是20k-34kHz,后面级联全通滤波器”
此电原理图不是“一个10阶的带通滤波器”,也不是“全通滤波器”。
既然有“前面”和“后面”,想必这是当中了?你想用这当中的三级运放电路干什么呢?

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十阶带通我没画出来,因为那个只是一部分,我画的这个不是全通吗  详情 回复 发表于 2017-3-16 09:13

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 00:24:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 gmchen 于 2017-3-16 08:00 编辑

楼主可以自己写一下每个全通滤波器的传递函数,就会发现这个传递函数前面有个小于1的常数k,这个常数是运放同相端的分压比,也就是这个全通滤波器的增益。
二阶全通滤波器的传递函数一定有 k(s^2-as+b)/(s^2+as+b) 这样一个形式,在这个全通滤波器中,传递函数分子上的-as正是由于k<1才能得到负数,所以这种全通滤波器的增益一定是小于1的。

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 08:08:07 | 显示全部楼层
一些关于有源滤波器的资料和书籍中,常常只给出滤波器的归一化幅频特性与相频特性,没有给出其增益关系,导致读者误认为其增益为1 。

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 08:18:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 gmchen 于 2017-3-16 08:30 编辑

再多说几句。
楼主给出的电路中,参数并不符合这种结构的全通滤波器的要求。以第一个滤波器的电路为例,按照图中的元件编号,在C1=C2条件下,这个全通滤波器的要求是R2/R3=4*R1/R4。但图中参数并不符合这个要求。按照图中参数也许仍然可以达到移动相位的要求,也许根本无法达到移动相位的要求(究竟行不行要详细分析,我没有继续进行),但是不管如何,其幅度肯定有变化(不是平坦的)。
由于楼主前面有一个带通滤波器,整个通带宽度并不宽,所以若允许在通带内存在一定波动,那么这个设计也许可行,但是即使可行也并不表示它没有问题。

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 09:01:48 | 显示全部楼层
另外还有一个问题是:既然需要线性相位,为什么在设计前面的带通滤波器时不直接采用线性相位的带通滤波器,例如贝塞尔型滤波器?

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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-3-16 09:12:31 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2017-3-16 09:01
另外还有一个问题是:既然需要线性相位,为什么在设计前面的带通滤波器时不直接采用线性相位的带通滤波器, ...

因为是我所做的项目的一部分,里面的十阶带通采用的是切比雪夫,要研制的这个均衡器是为了让相位线性,群时延为常数,我推了一下传递函数,前面的系数是k/(k+1),然后我想让她的相位变成我要求的那样,就会出现衰减

点评

我不太明白你说的衰减是什么? 如果是指增益不等于1,那么似乎问题并不大,只要后面增加一级放大器便解决问题。 看到你贴出来的仿真曲线,猜想你是否要说在整个通带内增益不平坦?如果是这个,那么这就是我在前面  详情 回复 发表于 2017-3-16 21:43
[attachimg]289113[/attachimg][attachimg]289114[/attachimg] 这是我的相频和幅频曲线  详情 回复 发表于 2017-3-16 11:17

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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-3-16 09:13:58 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2017-3-15 18:22
“前面是一个10阶的带通滤波器,带宽是20k-34kHz,后面级联全通滤波器”
此电原理图不是“一个10阶的带 ...

十阶带通我没画出来,因为那个只是一部分,我画的这个不是全通吗

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这三个运放构成的,当然是二阶全通滤波器。但不知道为什么三级要“错开”。  详情 回复 发表于 2017-3-16 17:37

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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-3-16 11:17:17 | 显示全部楼层
Valentinamina 发表于 2017-3-16 09:12
因为是我所做的项目的一部分,里面的十阶带通采用的是切比雪夫,要研制的这个均衡器是为了让相位线性,群 ...

相移.png 幅频.png
这是我的相频和幅频曲线


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maychang

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发表于 2017-3-16 17:37:11 | 显示全部楼层
Valentinamina 发表于 2017-3-16 09:13
十阶带通我没画出来,因为那个只是一部分,我画的这个不是全通吗

这三个运放构成的,当然是二阶全通滤波器。但不知道为什么三级要“错开”。

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六阶啊,还请您多给我讲解讲解  详情 回复 发表于 2017-3-16 20:01

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 楼主| 发表于 2017-3-16 20:01:54 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2017-3-16 17:37
这三个运放构成的,当然是二阶全通滤波器。但不知道为什么三级要“错开”。

六阶啊,还请您多给我讲解讲解

点评

“还请您多给我讲解讲解” gmchen所讲比我强得多,仔细看看他的回复吧。  详情 回复 发表于 2017-3-18 12:21

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 21:43:42 | 显示全部楼层
Valentinamina 发表于 2017-3-16 09:12
因为是我所做的项目的一部分,里面的十阶带通采用的是切比雪夫,要研制的这个均衡器是为了让相位线性,群 ...

我不太明白你说的衰减是什么?
如果是指增益不等于1,那么似乎问题并不大,只要后面增加一级放大器便解决问题。
看到你贴出来的仿真曲线,猜想你是否要说在整个通带内增益不平坦?如果是这个,那么这就是我在前面一个回帖中提到的:由于你的电路中4个电阻没有满足两两之比等于4,所以这个全通滤波器的幅频特性是肯定不会平坦的。

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我说的衰减就是现在已经成带阻状态,正常的全通不是应该是增益为1嘛,我这已经-18db了,然后我正常的信号比如说给的是200mvp,现在几乎衰减没了,什么也没有了  详情 回复 发表于 2017-3-17 09:32

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 22:00:43 | 显示全部楼层
实际上,二阶全通滤波器的归一化传递函数H(s)=(s^2-as+b)/(s^2+as+b)中,一定要求分子与分母中的两个常数a、b都相等。若两个a不等,则全通滤波器将的幅频特性将具有带通或带阻滤波器的特性。从楼主的仿真曲线看,这个全通滤波器的幅频就已经具有带阻特性。

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 23:45:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 gmchen 于 2017-3-16 23:50 编辑

在这种二阶全通滤波器中,其传递函数分子上的a=[R3*R2*C/R4-2*R1*C]/(R1*R2*C^2),传递函数分母上的a=[2*R1*C]/(R1*R2*C^2)。注意这个式子中的电阻编号与楼主图中的编号不是一一对应的,这里的R1对应楼主图中R1、R7、R13,R2对应楼主图中的R4、R10、R16,R3对应R2、R8、R14,R4对应R3、R9、R15。
若要求两个a相等,就必须有R3/R4=4*R1/R2。

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-3-16 23:56:11 | 显示全部楼层
在上述传递函数中,若分子上的a大于分母上的a,则滤波器的幅频特性具有带通特点;若分子上的a小于分母上的a,则滤波器的幅频特性具有带阻特点。

点评

我现在就是分子上的a小于分母上的a,我就是调节参数,或者加一级放大可以吗?  详情 回复 发表于 2017-3-17 09:34
我现在就是分子上的a小于分母上的a,我就是调节参数,或者加一级放大可以吗?  详情 回复 发表于 2017-3-17 09:33

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 楼主| 发表于 2017-3-17 09:32:26 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2017-3-16 21:43
我不太明白你说的衰减是什么?
如果是指增益不等于1,那么似乎问题并不大,只要后面增加一级放大器便解 ...

我说的衰减就是现在已经成带阻状态,正常的全通不是应该是增益为1嘛,我这已经-18db了,然后我正常的信号比如说给的是200mvp,现在几乎衰减没了,什么也没有了

点评

有源全通网络增益不一定是1,如果需要可以加放大器做增益补偿,全通网络关键在于增益对所有频率都是相等的。  详情 回复 发表于 2017-3-24 12:57

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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-3-17 09:33:41 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2017-3-16 23:56
在上述传递函数中,若分子上的a大于分母上的a,则滤波器的幅频特性具有带通特点;若分子上的a小于分母上的a ...

我现在就是分子上的a小于分母上的a,我就是调节参数,或者加一级放大可以吗?

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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-3-17 09:34:04 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2017-3-16 23:56
在上述传递函数中,若分子上的a大于分母上的a,则滤波器的幅频特性具有带通特点;若分子上的a小于分母上的a ...

我现在就是分子上的a小于分母上的a,我就是调节参数,或者加一级放大可以吗?

点评

调节参数就是要使得R3/R4=4R1/R2,例如可以让R3=R4,然后计算R1与R2使它满足前面的关系,同时还要保证中心频率不变:f0=1/[2*pi*sqrt(R1*R2*C^2)]。 增加一级放大,要看你的系统是否允许通带内的增益波动,以及可能  详情 回复 发表于 2017-3-17 09:49

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