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采样电路中的滤波的截止频率如何确定?

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Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 10:43 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

看到一个采样电路是这样设计的,R1处是输入电流/电压传感器采得的电压信号,最后C4再通过抬压电路可以送入dsp中,这个电路包含两个滤波器,这两个滤波电路的截至频率是如何选择的?和电路的采样频率有关吗?还是和采集的是直流还是交流有关?

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沙发
zyj9490| | 2017-5-14 11:45 | 只看该作者
要搞清通带,过渡带,堆住带,通带增益,堆住带哀减,过渡带泫降率多少,都要定清楚,还有要不要考量群延迟(也就是相位失真)。

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Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 11:55 | 只看该作者
zyj9490 发表于 2017-5-14 11:45
要搞清通带,过渡带,堆住带,通带增益,堆住带哀减,过渡带泫降率多少,都要定清楚,还有要不要考量群延迟 ...

您能不能说的详细一点?这就是一个逆变器的电路,采样交流输出电压、直流母线电压。我想知道的是这两个滤波器的截至频率是如何设置的?假如设置的截止频率是20KHz,为什么设置的是20KHz而不将截止频率设置为30kHz?是和开关频率有关吗?

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地板
zyj9490| | 2017-5-14 12:07 | 只看该作者
首先分析频普,开关频率的基波,二次,三次,跟PWM调制得到的工频比相差多少(幅值),再来定堆住频率多少,对开关频率哀减到多少是合适。这可以计算(估算的)。

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5
zyj9490| | 2017-5-14 12:11 | 只看该作者
Asd1v 发表于 2017-5-14 11:55
您能不能说的详细一点?这就是一个逆变器的电路,采样交流输出电压、直流母线电压。我想知道的是这两个滤 ...

说白了,LZ先要对信号有一个了解。频谱分布有一个全面的了解。

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6
zyj9490| | 2017-5-14 12:13 | 只看该作者
对工频而言,电力行业要采32次的谐波,因此堆住频率定为1.5K比较合适。行业需求。不然影响调节时间,负载响应比较差。

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7
Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 12:22 | 只看该作者
zyj9490 发表于 2017-5-14 12:07
首先分析频普,开关频率的基波,二次,三次,跟PWM调制得到的工频比相差多少(幅值),再来定堆住频率多少 ...

如果输出的基波要求是400Hz.开关频率20K,应该把截止频率设置多少合适呢?有没有什么资料讲解这方面知识的?您说的估算是怎么估算呢?

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8
zyj9490| | 2017-5-14 12:25 | 只看该作者
Asd1v 发表于 2017-5-14 12:22
如果输出的基波要求是400Hz.开关频率20K,应该把截止频率设置多少合适呢?有没有什么资料讲解这方面知识 ...

用400HZ的PWM波,开关频率20K占多少幅值?

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9
zyj9490| | 2017-5-14 12:26 | 只看该作者
电路仿真下吧,

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10
请勿乱用| | 2017-5-14 15:23 | 只看该作者
单纯从电路图上猜测的话:
第一级电路可能是为了提高带负载能力;
第二级像是一个单位增益的sallen-key滤波器,低通或者说是宽带通滤波器。(之前在什么地方见过这个电路);

楼上说的开关电源设计不是很了解

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11
Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 17:59 | 只看该作者
请勿乱用 发表于 2017-5-14 15:23
单纯从电路图上猜测的话:
第一级电路可能是为了提高带负载能力;
第二级像是一个单位增益的sallen-key滤波器 ...

第二级是一个低通滤波,但是滤波的频率是怎么选的呢?

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12
HWM| | 2017-5-14 18:10 | 只看该作者
to LZ:

“滤波的截止频率”需要根据你的具体需要确定,这里只能确定其是个三阶的低通滤波器(不含后面的C4)。

注意C4后面是接地,这恐有误。

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13
Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 20:06 | 只看该作者
HWM 发表于 2017-5-14 18:10
to LZ:

“滤波的截止频率”需要根据你的具体需要确定,这里只能确定其是个三阶的低通滤波器(不含后面的C ...

麻烦可以举个例子说明一下吗?假如我只是采集逆变器交流侧输出电压,它的频率是400Hz,然后开关频率是20K,这样的时候截至频率设为多少合适呢?根据我的需求是指什么需求?系统带宽?有没有什么定量的关系可以确定截止频率?

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14
captzs| | 2017-5-14 20:20 | 只看该作者
看不懂楼主的运放输出直接接C4到地,是什么作用?输出端又是在哪里?

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15
Jack315| | 2017-5-14 20:51 | 只看该作者
本帖最后由 Jack315 于 2017-5-14 20:57 编辑

信号频谱分析供 LZ 参考:



频谱分析的 Matlab 代码:

f = 400;                % 信号频率:400Hz 。
Um = 1;                 % 信号幅度:1V 。
n = 5;                  % 信号周期数。
tn = n / f;             % 信号时间宽度。
fs = 20000;             % 采样频率:20KHz 。
ts = 1 / fs;            % 采样周期。
N = 4096;               % FFT 长度。
t = 0 : ts : tn;        % 时间。
% 信号。
ft = Um * sin(2 * pi * f * t);
% 信号摆幅。
ft_amp = max(ft) - min(ft);
% 信号图上界限。
ft_ul = max(ft) + 0.1 * ft_amp;
% 信号图下界限。
ft_ll = min(ft) - 0.1 * ft_amp;

% 绘制信号图。
subplot(3, 1, 1);
plot(t,ft);
grid on;
axis([0 tn ft_ll ft_ul]);
xlabel('t(秒)'),ylabel('U(伏)');
title('原始信号 (f = 400 Hz)');

% 绘制抽样信号图。
subplot(3, 1, 2);
stem(t, ft, 'filled', 'MarkerSize', 3);
grid on;
axis([0 tn ft_ll ft_ul]);
xlabel('t(秒)'),ylabel('U(伏)');
title('采样信号 (fs = 20 KHz)');

Fw = fft(ft, N);        % 傅立叶变换。

% 绘制幅度频谱图。
k = 0 : N - 1;
Arg = abs(Fw);
Max = max(Arg);
subplot(3, 1, 3);
plot(k, Arg);
grid on;
axis([0 N * 1.1 -0.1 * Max 1.1 * Max]);
title('采样信号幅度频谱 (4096 点傅立叶变换)');
SamplingSIN.rar (634 Bytes)

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zyj9490 2017-5-14 22:44 回复TA
MATLAB玩得可以啊。 
16
HWM| | 2017-5-14 21:10 | 只看该作者
Asd1v 发表于 2017-5-14 20:06
麻烦可以举个例子说明一下吗?假如我只是采集逆变器交流侧输出电压,它的频率是400Hz,然后开关频率是20K ...

逆变出来是400Hz,开关频率是20KHz。那么,就以400Hz为准,少许加点余量即可。

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17
Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 21:15 | 只看该作者
Jack315 发表于 2017-5-14 20:51
信号频谱分析供 LZ 参考:

根据您的采样信号幅度频谱的第一个图,在500-4000hz之间都很平坦,所以我是可以把这个截止频率设置在500-4000之间吗?例如1500Hz.还是说要设在4000Hz以上才可以?

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18
Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 21:17 | 只看该作者
HWM 发表于 2017-5-14 21:10
逆变出来是400Hz,开关频率是20KHz。那么,就以400Hz为准,少许加点余量即可。
...

您的意思就是说截至频率可以设在1500Hz就可以了?

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19
HWM| | 2017-5-14 21:21 | 只看该作者
Asd1v 发表于 2017-5-14 21:17
您的意思就是说截至频率可以设在1500Hz就可以了?

400Hz多点即可,不要接近甚至超过800Hz。

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20
Asd1v|  楼主 | 2017-5-14 22:23 | 只看该作者
HWM 发表于 2017-5-14 21:21
400Hz多点即可,不要接近甚至超过800Hz。

为什么不能超过800Hz呢?如果这样的话输出为50Hz的电压的话截止频率不是特别低?

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