低通滤波器波形失真问题

啊这---

低通滤波器波形失真问题 [复制链接]

 

输入频率为1k方波进入低通滤波器，滤出如图的波形。低通滤波器截止频率为1k。请问为什么会出现这种失真。

maychang

『输入频率为1k方波进入低通滤波器，滤出如图的波形。』

完全正常，就应该输出这样的波形。

啊这---

maychang 发表于 2021-7-8 10:39 『输入频率为1k方波进入低通滤波器，滤出如图的波形。』 完全正常，就应该输出这样的波形。

不是应该输出一个标准的正弦波吗

maychang

啊这--- 发表于 2021-7-8 10:45 不是应该输出一个标准的正弦波吗

『不是应该输出一个标准的正弦波吗』

方波经一阶低通滤波后就输出标准的正弦波？谁教给你的？或者哪本书上说的？

maychang

啊这--- 发表于 2021-7-8 10:45 不是应该输出一个标准的正弦波吗

你的低通滤波器截止频率为1kHz(原文只写1k，不应该忽略单位)，输入信号频率也是1kHz。

截止频率为1kHz，就是输入的1kHz正弦信号电压在这个频率上衰减到0.707倍。方波可不是仅含1kHz成份，而是含很多高次谐波成份。这些高次谐波并没有完全被滤除。这些衰减后的高次谐波再加上已经被衰减的1kHz，就形成了首帖图中波形。

啊这---

maychang 发表于 2021-7-8 11:24 你的低通滤波器截止频率为1kHz(原文只写1k，不应该忽略单位)，输入信号频率也是1kHz。 截止频率为1kHz ...

我做的是二阶多路反馈低通，按照你的意思是不是做一个四阶的情况会好一些（我比较菜，没啥理论基础，只能边做边学）

maychang

啊这--- 发表于 2021-7-8 11:37 我做的是二阶多路反馈低通，按照你的意思是不是做一个四阶的情况会好一些（我比较菜，没啥理论基础，只能 ...

四阶当然比二阶要好一些，更接近正弦。八阶更好。

其实，只要仿真一下，从一阶低通无源滤波(最简单的一个电阻一个电容)，看看波形，然后一节一节增加RC(电阻电容数值可以不变)，每次都看看输出波形，就知道节数增加，输出幅度变小，但波形越来越接近正弦。

Gen_X

楼上基本都对！

但主要是截止频率概念问题，如果用一个0.5K的低通滤波器，则1K的方波基本输出接近正弦波，

但1k的低通你输入了0.5K的方波，则变化不大，随着频率不断接近1.3K或以上，频率更接近正弦波，但之还有一点距离，就像你看到的。只能说截止频率的概念有问题。

chunyang

低通并不意味着高于截止频率的信号直接被衰减到0，而是衰减率大于截止频率以下的信号。想提高带外衰减率只能提高滤波器的阶数，用高阶有源滤波器就是，提高滤波器的Q值也有一定帮助。不必追求纯正的正弦，甚至纯正本身都是不存在的，满足需要即可。

Gen_X

有道理，我做过一阶低通也是这样的，已经很好了。

用二级好很多，但不要追求过高。

另外一次积分的方波就是接近三角波，再积分一次才是正弦波。

maychang

Gen_X 发表于 2021-7-12 08:45 有道理，我做过一阶低通也是这样的，已经很好了。 用二级好很多，但不要追求过高。 另外一次积分的方 ...

方波积分一次是三角波，没错。但三角波积分一次可不是正弦波，仿真一下或者搭个电路用示波器看看都可以看出来。

从数学推导，也是同样的结果。方波是分段的常数，常数积分结果是一次函数，波形是直线。两个正负相间斜率直线组成三角波。一次函数积分是二次函数，不是正弦函数。

se7ens

maychang 发表于 2021-7-12 09:05 方波积分一次是三角波，没错。但三角波积分一次可不是正弦波，仿真一下或者搭个电路用示波器看看都可以看 ...

说得很对

二次函数跟正弦函数还是有很大区别的

按照信号合成原理，方波是由无数倍频正弦信号组成

那么纯正的正弦信号怎么获得呢？方波经过N次滤波即可吗？

 

maychang

se7ens 发表于 2021-7-12 10:33 说得很对 二次函数跟正弦函数还是有很大区别的 按照信号合成原理，方波是由无数倍频正弦信号组成 ...

方波或者任何其它周期性波形，经适当的高阶滤波后，可以非常接近正弦波，你想要其差别有多小就可以有多小。

电子电路中，纯粹的正弦波不存在，如同纯粹的线性不存在一样。