2、滤波器设计全解析：从基础到实践

滤波器设计全解析：从基础到实践

1. 滤波器基础与类型

滤波器在电子领域有着广泛的应用，不同类型的滤波器适用于不同的场景。

带阻滤波器有两个通带，低频通带从 0 到 fpass1，高频通带从 fpass2 到无穷（对于模拟滤波器）。在阻带内，使用单一的阻带增益参数 astop。必要时，也可分别使用低频和高频通带的增益参数 apass1 和 apass2（单位：dB）。

带阻滤波器的一个典型应用是 60 - Hz 陷波滤波器，常用于敏感测量设备。大多数电子测量设备使用 60 - Hz 输入频率的交流电源，部分 60 - Hz 信号可能会进入设备的敏感测量区域。为消除这个干扰频率，可使用带阻滤波器，将 fstop1 设置为 58 Hz，fstop2 设置为 62 Hz。通带边缘频率可根据滤波器的其他技术要求进行调整。

2. 滤波器近似方法

理想低通滤波器能让 0 到 fo 的所有频率以增益 1 通过，高于 fo 的所有频率完全衰减（增益 = 0），但这种响应在物理上无法实现。实际可实现的滤波器响应是对理想响应的近似，随着滤波器响应接近理想，其成本（如时间延迟、元件数量、成本、功耗等）会增加。

常见的滤波器近似方法有：
- 椭圆或考尔滤波器近似 ：在通带和阻带之间的过渡最快，但会在通带和阻带都产生波纹，还会产生相位失真。用于音频信号时通常需校正相位失真，但在数据传输等应用中，因其出色的选择性而受欢迎。
- 逆切比雪夫响应 ：通带响应平滑，但阻带存在变化。
- 正常切比雪夫响应 ：通