高通滤波器输入方波后为什么会有这样的波形？

只看该作者 · 2010-6-17 21:05

本帖最后由 lycf 于 2010-6-17 22:12 编辑

自己设计了个截至频率为37kHz的高通滤波器，供电电压VCC=5V,输入正弦波波形都很正常，为什么输入一个Vpp=2.2V的方波之后会出现如下图的波形

这个是输入频率为1.5kHz时的波形。上面是输出的波形，下面是输入的波形。

这个是输入频率为13.5kHz时的波形。上面的是输出波形，下面的是输入波形。

这个是31KHZ时的波形。上面的是输出波形，下面的是输入的波形。

请问各位大虾，出现这个波形的原因是什么，我用正弦波输入测出来的截至频率是36kHz，是因为阶跃响应的原因吗？谢谢了。。

2万 · 2010-6-17 21:22

汗~
图片都是这样的地址：http://file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-27112.png

你以为别人能够看见你硬盘上的文件啊？

2万 · 2010-6-17 21:23

点“高级回复”，然后点“批量上传”，完了后直接发表即可，图片自动显示的。

只看该作者 · 2010-6-17 22:20

汗~
图片都是这样的地址：http://file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-27112.png

你以为别人能够看见你硬盘上的文件啊？

不好意思，第一次上论坛。现在上传了。

只看该作者 · 2010-6-17 22:38

你说这是截至频率为37kHz的高通滤波器，方波包含基波和高次谐波的。通过低于37KHz的方波时，37KHz的基波成分很大程度上被滤波器衰减掉了，而高次谐波可以通过这个高通滤波器，所以看到的主要是高次谐波成分，所以是一个比较畸形的波形。当你的方波频率更高时，输出地波形应该会更好些。

1万 · 2010-6-17 23:17

37K的高通滤波当然会滤掉1.5K的方波或正弦.
你要做个100hz的高通才行

只看该作者 · 2010-6-18 08:03

这是正常现象。你换个40KHZ的方波试试就没事了

只看该作者 · 2010-6-18 15:18

这里应该应用信号与系统的知识
用傅里叶分析，方波是有多种频率的正弦波组成的，高通的频率都是针对正弦波的频率来说的！

只看该作者 · 2010-6-18 21:15

我没有什么理论知识，不过我知道，在方波信号由低到高和由高到低的这两个瞬间，信号的变化很快，滤波器会误以为是高频信号。所以会出现上述的波形。不知道这样理解对不对，请高手指正

3万 · 2010-6-18 21:20

不是“误以为”，本来就含相当高的频率成份。

2万 · 2010-6-18 22:34

汗！

“误以为”。。。
LZ，先去用带FFT的示波器看看反驳的频谱吧。

2万 · 2010-6-18 22:38

晕，误以为

2万 · 2010-6-18 22:40

晕，误以为

只看该作者 · 2010-6-18 23:12

方波是由许多频率成分组成,你只滤掉了37K以下的成分(可以看方波的频谱),37K以上的组成了你看到的波形,用正弦测试通过就可以了,正弦是单一频率的.

只看该作者 · 2010-6-19 16:39

5# karlios
谢谢，频率高不多的时候波形会好一点，不过高到一定的时候，波形就不行了。今天我去测了一下。在55kHz的时候波形就变成这样了。

只看该作者 · 2010-6-19 17:02

11# xwj

你好，对于含相当高的频率成份该怎么理解，是像9楼的作者所说的那样。方波信号由低到高和由高到低的这两个瞬间，信号的变化很快，由此产生相当高的频率成分吗？
在输入信号为1.5kHz时，示波器上的输出波形，都是在的方波变化的瞬间有个高或低的脉冲。

2万 · 2010-6-19 18:01

唉~
拜托，真想学电子的话就去温习下高数吧。

任何周期性的波形，都可以视为不同幅度不同频率叠加后形成的。
对方波信号进行分解的话，比如一个幅度为2V，频率50Hz的方波，它的傅里叶级数为：

这是个奇谐函数，只含有奇次谐波，而且频率越高幅度越小，k值甚至能取到很大很大，当然幅度幅度也会很小很小了。
比如很多高频振荡电路（几M、几十M、几百M、甚至几十GHz），之所以能振荡也是因为上电时的冲击、干扰谐波被正反馈放大后才会起振的。

至于“在55kHz的时候波形不对”，那是因为LM324的性能太低了，对高频率的信号衰减越来越大，太高频率就看不到了。

只看该作者 · 2010-6-20 09:44

看来我得常来这里看看。。

只看该作者 · 2010-6-20 19:31

17# xwj
谢谢xwj大侠！！受益匪浅啊！！

2万 · 2010-6-21 15:28

这个电路算不上高通滤波器了
用运放处理方波，在方波跳沿之后一段时间 ts 内，运放的两输入端都不满足“虚短”，你该知道这意味着什么
当然所有运放都是这样，但 ts 应该尽量小，起码远远小于方波的周期，否则就没有意义了
更简单的判断方法：方波上/下跳沿之后的一段输出应该是近似对称的
看第三个图的波形，显然不是对称的
LM324带宽太窄了，相当于在高通电路的反馈环内插入了低通（你可以想象根据公式算出来的高通的传递函数还成立吗？），或者换个角度，LM324压摆率太低了，根本跟不上方波的步伐

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