本文旨在调查滤波器传递函数自身的相位偏移。尽管滤波器主要是针对起伏呼应而规划的,但在延时仿真、级联滤波器级,特别是进程操控环路等运用中,相位呼应或许非常重要。
本文将会集讨论低通和高通呼应。咱们先来回忆一下,有源滤波器的传递函数能视为滤波器传递函数和放大器传递函数的级联呼应(图1)。
在等式中,表明弧度频率(=2f弧度/秒;1 Hz=2弧度/秒),表明滤波器上的弧度中心频率。中心频率也可称为截止频率。就相位而言,中心频率指相移处于其规模50%时的频率。因为弧度频率当作一个比率运用,因而,频率比(f/fo)能够方便地代替。
图2(左轴)在中心频率以下二十倍频程至中心频率以上二十倍频程的规模内对等式1进行了评价。因为单极点低通 的相移规模为90(0至90),因而,中心频率的相移为45。其时,归一化中心频率为1。
图2.单极点低通滤波器(左轴)和高通滤波器(右轴)在中心频率为1时的相位呼应。
图2(右轴)在中心频率以下二十倍频程至中心频率以上二十倍频程的规模内对等式2进行了评价。中心频率(= 1)的相移为+45。
假如低通 通带界说为低于截止频率的频率,高通通带界说为高于中心频率的频率,留意,最低相移(0至45)处于通带中。相反,最高相移(45至90)出现在阻带中(高于低通截止频率和低于高通截止频率的频率)。
在低通状况下,滤波器的输出落后于输入(负相移);在高通状况下,输出先于输入(正相移)。图3展现的是下列波形:输入正弦波信号(中部轨道)、1 kHz截止单极点高通滤波器输出(顶部轨道)和1 kHz截止单极点低通滤波器输出(底部轨道)。信号频率也为1 kHz两个滤波器的截止频率。45的波形超前和滞后状况清楚明了。
图3.单极点高通滤波器(顶部轨道)和低通滤波器(底部轨道)的输入(中部轨道)和输出。