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2024-04-14 189 滤波器
为什么会有工频干扰_工频干扰产生原因及解决方案
接线图
2023年01月06日 19:09 277
admin
工频干扰使我们在开发设计之中常见的现象，工频干扰为何会产生？如何解决呢？下文给你带来详细介绍。
工频干扰产生原因
示波器的低频输入阻抗是很高的。对于高频信号，由于输入电容的容抗下降，输入阻抗就会下降。由于示波器探头的馈线较长，所以，虽然外层是具有屏蔽层的同轴电缆，但对于丁频这么低的频率，几乎没有屏蔽作用。于是，对于工频来说，探头的馈线就相当于“天线”，会捡拾工频电磁波中的电场干扰，在显示屏上显示出工频干扰的波形，且幅度很大（可达十几伏特）。
如果将探头的探针与地线短接，则显示屏上的波形就会消失。这是因为线间的阻抗下降到零阻抗。实际上，凡是低频高阻抗的测量仪器，都会对工频干扰产生反应（T频干扰本身也是很强的干扰源）。
那么，在用示波器进行测量时，工频干扰对测量结果会有什么影响呢？对一般的被测电路而言，其输出阻抗大多比较低，故工频干扰的影响一般反映不出来。即当示波器的探头与输出阻抗较低的被测电路相连时，显示屏上的工频干扰波形会消失。绝大多数的情况下是这样的。但是，如果被测电路测试点的阻抗很高肘（例如高达几百千欧姆），这种影响就会变得显著了。例如要测量一个场效应管放大器输入端的波形，当把测试点选为其输入耦合电容之后的场效应管的栅极，尽管放大器的输入端所接的信号源的阻抗可能很低。但是，由于场效应管放大器的输入电容的容量一般很小（一般为零点几微法或者更小），对于工频来说，阻抗很高，场效应管的输入阻抗也很高，此时工频干扰的影响将会使测量无法进行，必须采取某些措施来消除工频干扰的影响。
工频干扰解决方案
应该说数字滤波器可以有效减小50Hz工频的干扰，完全消除是不可能的。以20ms为最小单位的整倍数周期滤波，可以有效减少工频的干扰。
我们知道，设计数字滤波器，和模拟滤波器的实质，其实就是求一组系数，逼近要求的频率响应。模拟滤波器已经很成熟，因此，数字滤波器的设计，将S平面映射到Z平面就型。采用双线性变化法映射，可以避免多值映射产生的混叠现象。但这有个问题就，模拟域和数字域两者的角频率是非线性的。
平滑滤波器
平滑滤波器是数字滤波中较早使用的方法，该算法简单，处理速度快，滤波效果较好，但存在明显不足，通带较窄，影响有用信号的分析，有严重削峰，设计方法略。
陷波器 notch 滤波器
陷波器，是IIR数字滤波器，有signal notch 滤波器，即单一频率陷波器，以及comb notch滤波器，即梳妆滤波器。
陷波器是无限冲击响应（IIR）数字滤波器，该滤波器可以用以下常系数线性差分方程表示：
式中： x（n）和y（n）分别为输人和输出信号序列； ai和bi为滤波器系数。
对式（1）两边进行z变换，得到数字滤波器的传递函数为：
式中： zi和pi分别为传递函数的零点和极点。
由传递函数的零点和极点可以大致绘出频率响应图。在零点处，频率响应出现极小值；在极点处，频率响应出现极大值。因此可以根据所需频率响应配置零点和极点，然后反向设计带陷数字滤波器。
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