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一阶电路中的时间常数_快速扫盲｜一阶RC低通数字滤波器算法实现 ...

已有 867 次阅读2021-9-27 10:53 |系统分类:兴趣爱好

1 预备知识

2 simulink 仿真

3 simulink 运行结果

4 matlab 实现

5 matlab 运行结果

6 C 语言实现

7 C 语言运行结果

1 预备知识

低通滤波器(LPF)可以滤除频率高于截止频率的信号，类似的还有高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器。一阶 RC 低通滤波器的电路如下图所示；

2 simulink 仿真

这里直接根据公式③构建一搞Subsystem；

Subsystem

整体的仿真图如下：

其中Sine Wave频率设置为2*pi*50

其中Sine Wave1频率设置为2*pi

所以这里需要使得2*pi*50的信号衰减，所以根据，截止频率的计算公式，可以改变增益的值，具体如下所示；

3 simulink 运行结果

最终的仿真的运行结果如下图所示；Gain Value为0.005

Gain Value为0.0318

4 matlab 实现

根据公式

实现数字一阶 RC 低通滤波器，具体 matlab 程序如下；

Serial = 0:0.1:100;Fs = 1;Phase = 0;Amp = 1;% 高频信号N0 = 2*pi*Fs*Serial - Phase;X0 = Amp*sin(N);subplot(4,1,1);plot(X0);% 低频信号Fs = 0.02;N1 = 2*pi*Fs*Serial - Phase;X1 = Amp*sin(N1);subplot(4,1,2);plot(X1);% 高频低频叠加的信号X2=X0+X1;subplot(4,1,3);plot(X2);%Xi-Yi=RC*(Yi - Yi-1)/DetalTlen = length(X2);X3=X2;p=0.05;% 一阶 RC 滤波得到 X3for i=2:len X3(i) = p*X2(i)+(1-p)*X3(i-1);endsubplot(4,1,4);plot(X3);

5 matlab 运行结果

运行结果如下所示；

6 C 语言实现

low_filter.h

typedef struct{ int16_t Input; int16_t Output[2]; int32_t FilterTf; int32_t FilterTs; int32_t Kr; int32_t Ky; } low_filter;void low_filter_init(low_filter *v);int16_t low_filter_calc(low_filter *v);

其中；

FilterTs为采样时间；FilterTf为RC时间常数

具体参考下图；

low_filter.c

void low_filter_init(low_filter *v){ v->Kr = v->FilterTs*1024/(v->FilterTs + v->FilterTf); v->Ky = v->FilterTf*1024/(v->FilterTs + v->FilterTf);}int16_t low_filter_calc(low_filter *v){ int32_t tmp = 0; tmp = ((int32_t)v->Kr*v->Input + v->Ky*v->Output[1])/1024; if(tmp>32767){ tmp = 32767; } if( tmp < -32768){ tmp = -32768; } v->Output[0] = (int16_t)tmp; v->Output[1] = v->Output[0]; return v->Output[0];}

7 C 语言运行结果

实际测试结果;

相关资源：RC电路时间常数的定义及计算_rc积分电路计算公式,rc电路时间常数...

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原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42601134/article/details/112181456