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动态特性模拟补偿滤波器设计与应用研究(模拟电路设计)(4)

时间:2018-03-28 09:44来源:毕业论文
我们所要达到的目标,是使整个合成系统 对于所要测得的信号 的动态失真可以减小到工程允许的范围内,或者说是至少明显低于原系统 对 的动态失真[


我们所要达到的目标,是使整个合成系统 对于所要测得的信号 的动态失真可以减小到工程允许的范围内,或者说是至少明显低于原系统 对 的动态失真[10]。
如果不把噪声干扰的影响考虑在内的话,动态测量系统所要追求的“理想”目标是 ,从这个式子可以看出,它追求的目标是对任意的被测信号都不产生失真。所以,在这种情况下,在测量系统后所要串接的补偿环节的传递函数应该为:
                            (2)
但是这种补偿方案只有在理论上也许可以实现,但是通过实践表明,这是一个没有任何使实用价值的方案。因为在测量系统的输入输出端一般不可避免的混有高频“毛刺”,原测量系统对这些高频毛刺原本起到了抑制作用,但是为了达到 的“全通”效果,这些噪声将会被极大地放大,从而使得补偿后的结果变为一片噪声,补偿的效果还不如不补偿。
当我们通过实践了解到了:“理想”的全通补偿方案,会因为噪声的干扰而变得不实用。所以,我们就考虑将理想带通滤波器作为合成补偿系统,表达式如下:
                   (3)
从上面这个式子我们可以看出,只要被测信号 的有效频带在 ,就能够使测量结果的失真小到工程应用允许的范围内,并且在这个频带的范围外,所有的噪声都会被减弱至0。因此,所对用的补偿单元如下:
                (4)
但是,上述的补偿单元 在实践中也是不可能实现的,因此所对应的 也是没有办法实现的,这是因为它们都不满足因果定律。但是,我们能够用能够实现的带通滤波器的传递函数去逼近补偿单元的传递函数。很早以前开始,学者们就许多非常有效的逼近方法,可得到反切比雪夫滤波器,巴特沃斯滤波器,椭圆滤波器和切比雪夫滤波器等。不难证明,若采取的滤波器阶数越高,那么就越能够逼近所要达到的理想的目标:通频带内增益变化足够小,过渡带足够窄[10]。但是,所采用的滤波器阶数越高,要实现它的难度也越大。
2.2  补偿滤波器传递函数的具体算法
根据上文所述,如果我们事先确认了所要采用的滤波器的形式和所规定的截止频率,以及滤波器的阶数n,则用来逼近理想带通滤波器的可实现的带通滤波器可由如下步骤获得:
(1)求和测量系统所对应的低通滤波器的归一化传递函数
 
(5)
上式相应的系数值可通过一般的滤波器设计资料及手册查得。
(2)由上一步所得到的传递函数和所工程应用上要求的滤波器截止频率,换算出所要求的滤波器传递函数
比如说,对于要求截止频率上下限为 的带通滤波器,它的传递函数为:
                    (6)
其中 , 。低通滤波器则相当于 的带通滤波器。从上面的式子可以看出,由n阶原型低通滤波器 获得的 是一个 阶的带通滤波器。当所要求的为低通滤波器时,一般至少多一阶便可。
现在我们已经知道了补偿合成系统的传递函数,那么动态补偿合成系统如果按照可实现的带通滤波器 要求,那么相对应的补偿单元为:     
                               (7) 动态特性模拟补偿滤波器设计与应用研究(模拟电路设计)(4):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_11956.html
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