巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾濾波器的區(qū)別和特點(diǎn)以及電路圖賞析

　　巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒(méi)有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。 在振幅的對(duì)數(shù)對(duì)角頻率的波特圖上，從某一邊界角頻率開(kāi)始，振幅隨著角頻率的增加而逐步減少，趨向負(fù)無(wú)窮大。巴特沃斯濾波器的頻率特性曲線，無(wú)論在通帶內(nèi)還是阻帶內(nèi)都是頻率的單調(diào)函數(shù)。因此，當(dāng)通帶的邊界處滿足指標(biāo)要求時(shí)，通帶內(nèi)肯定會(huì)有裕量。所以，更有效的設(shè)計(jì)方法應(yīng)該是將精確度均勻的分布在整個(gè)通帶或阻帶內(nèi)，或者同時(shí)分布在兩者之內(nèi)。這樣就可用較低階數(shù)的系統(tǒng)滿足要求。這可通過(guò)選擇具有等波紋特性的逼近函數(shù)來(lái)達(dá)到。

　　巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、貝塞爾濾波器均包括模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種形式。

　　數(shù)字濾波器的定義

　　數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理功能的，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過(guò)變換的另一組數(shù)字量。因此，它本身即可以是用數(shù)字硬件裝配成的一臺(tái)完成給定運(yùn)算的專用數(shù)字計(jì)算機(jī)，也可以是將所需運(yùn)算編成程序，讓通用計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行。數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性高、精度高、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波器的功能越來(lái)越受到人們的注意和廣泛的應(yīng)用。

　　巴特沃斯濾波器電路

　　一階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻6分貝，每十倍頻20分貝。二階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻12分貝、三階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻18分貝、如此類推。

　　貝賽爾（Bessel）濾波器是具有最大平坦的群延遲（線性相位響應(yīng)）的線性過(guò)濾器。貝賽爾濾波器常用在音頻天橋系統(tǒng)中。模擬貝賽爾濾波器描繪為幾乎橫跨整個(gè)通頻帶的恒定的群延遲，因而在通頻帶上保持了被過(guò)濾的信號(hào)波形。貝塞爾（Bessel）濾波器具有最平坦的幅度和相位響應(yīng)。帶通（通常為用戶關(guān)注區(qū)域）的相位響應(yīng)近乎呈線性。Bessel濾波器可用于減少所有IIR濾波器固有的非線性相位失真。

　　貝賽爾濾波器電路

　　切比雪夫?yàn)V波器是在通帶或阻帶上頻率響應(yīng)幅度等波紋波動(dòng)的濾波器，振幅特性在通帶內(nèi)是等波紋。在阻帶內(nèi)是單調(diào)的稱為切比雪夫I型濾波器；振幅特性在通帶內(nèi)是單調(diào)的，在阻帶內(nèi)是等波紋的稱為切比雪夫II型濾波器。采用何種形式的切比雪夫?yàn)V波器取決于實(shí)際用途。

　　切比雪夫?yàn)V波器電路

　　巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾濾波器的幅頻特性區(qū)別

　　巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾濾波器的相位特性區(qū)別

　　當(dāng)濾波器具有相同階數(shù)時(shí)：

　　巴特沃斯濾波器通帶最平坦，阻帶下降慢。

　　切比雪夫?yàn)V波器通帶等紋波，阻帶下降較快。

　　貝塞爾濾波器通帶等紋波，阻帶下降慢。也就是說(shuō)幅頻特性的選頻特性最差。但是，貝塞爾濾波器具有最佳的線性相位特性。

　　此外，還有橢圓濾波器，橢圓濾波器在通帶等紋波（阻帶平坦或等紋波），阻帶下降最快。

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