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上述模型在50年代被推广到仅在有限时间区间内进行观测的平稳过程以及某些特殊的非平稳过程,其应用范围也扩充到更多的领域!至今它仍是处理各种动态数据(如气象、水文、地震勘探等)及预测未来的有力工具之一!维纳滤波公式是通过平稳过程的谱分解导出的,难以推广到较一般的非平稳过程和情形,因而应用范围受到限制。另一方面,在不断增加观测结果时,不易从已算出的滤波值及新的观测值较简单地求出新的滤波值,特别是不能满足在电子计算机上快速处理大量数据的需要。
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当然在很多的场景下面,我们要对信号进行一些实时的处理,当现场的信号数据越来越多的情况下,我们对硬件的性能要求就越来越高,市面上很多的单片机已经无法满足我们实际的功能需求,一般的8位的16位的乃至32位的单片机以及ARM芯片已经不能在对算法进行支撑,由于专门为数字处理设计的DSP控制器的出现,提高了我们滤波器的效率,DSP很多情况下可以使用多组总线的方式,并行处理多组实时的数据,独立的一些算法器充分的使用大大提高了我们滤波器的效率.
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当然也有类似于频率等这种。在实际的操作中,我们也可以把输入的信号波形变成输出,也就是将输入和输出倒置!从而实现我们将信号的频谱修改的目的![2]实现技术手段数字滤波器有多种方式可以实现信号的处理,我们介绍在实际中使用多的两种,一种是我们集成电路的方式将集成电路的各种元器件组成一个专用的设备,这种设备称之为数字信号处理机,类似于arm架构或者单片机架构的数字处理机就是我们常用的一种,这种方式对于成套批量的需求商用价值比较高,因为造价成本比较低,受到了市场的欢迎;另一种就是使用我们平常使用的x86/x64的商用或者工控计算机进行模拟仿真,这个完全是使用应用软件进行仿真的,这种方式也在实验室或者大型的数字滤波项目中使用,这种方式成本较高,不适宜与大批量的生产与配套!
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按照滤波是在一整段时间上进行或只是在某些采样点上进行,可分为连续时间滤波与离散时间滤波.前者的时间参数集T可取为实半轴【0,∞)或实轴(-∞,∞);后者的T可取为非负整数集{0,1,2,…}或整数集{…,-2,-1,0,1,2,…}!设X={X,t∈T={Y,t∈T)有穷,即其中X为被估计过程,它不能被直接观测;Y为被观测过程,它包含了X的某些信息。用表示到时刻t为止的观测数据全体,如果能找到中诸元的一个函数?(),使其均方误差达到极小,就称为Xt的优滤波;如果取极小值的范围限于线性函数,就称为Xt的线性优滤波.
可以证明,优滤波与线性优滤波都以概率1惟一存在!对于前者,悯t就是Xt关于σ()(生成的σ域)的条件期望,记作对于后者,若进一步设均值EXt呏EYt呏0,则悯t就是Xt在所张成的希尔伯特空间上的投影,记作如果(X,Y)是二维正态过程,则优滤波与线性优滤波是一致的。滤波为了应用和叙述的方便,有时还把上面的定义更细致地加以分类!设τ为一确定的实数或整数,且考虑被估计过程。按照τ=0、τ0、τ0,分别称为优滤波、(τ步)预测或外推、(τ步)平滑或内插,分别为对应的误差与均方误差,而统称这类问题为滤波问题.
但是在实验室是好的一种模拟方式,在高阶模拟和运算中有非常大的优势。[2]数字滤波器的对比数字滤波器主要有两种,一种是IIR,我们称之为无限的冲激响应滤波器,另外一种是FIR,这种滤波器是与IIR相对应的,这个是有限的冲激响应滤波器。两个系统都是有各自的特点的,FIR的滤波器是没有闭环的反馈的环路信号,它的结构比较简单,可以实现比较严格的线性方程的相位的计算,一般情况下相位的要求不严格一般不会使用这个滤波器,相反的话,会采用这种滤波器!
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2)反之,频率在fp1到fp2的范围之间的被衰减,之外能通过的滤波器叫做带阻滤波器!滤波理想滤波器的行为特性通常用幅度-频率特性图描述,也叫做滤波器电路的幅频特性.常用滤波器编辑数字滤波器定义数字滤波器是与模拟滤波器相对应的,我们在常用的离散系统中,使用数字滤波器!它的主要作用是利用离散时间系统的特性,在这里时间就是一个变量,然后在对外部输入的信号,进行处理,这里的输入信号一般都是广义上的波形型号,信号可以是电压、电流、功率等。
操作为filter——convolution and morphology
在convolutions中可以选择系统预设的滤波方法。
当然也可以自己定义。
用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料(如
火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。它的特点是体积较小,容量可以做得较大。
但是有固有电感和损耗都比较
大,用于低频比较合适。?
云母电容
用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中
制成。
它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路。?
陶瓷电容
用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小,耐热性好、损耗
小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路。铁电陶瓷电容
容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路。?
薄膜电容
结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较
好,适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路。?
金属化纸介电容
结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容量较大,一般用在低频
电路中。
?
油浸纸介电容
它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高,但是体积较大。?
铝电解电容
它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。
还需要经过直流电压处理,使正
极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或
者低频电路中。使用的时候,正负极不要接反。?
钽、铌电解电容
它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。
它的特点是体积
小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。?
半可变电容
也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者
面积。
它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。?
可变电容
它由一组定片和一组动片组成,它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动,叫
做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。
空气介质可变电容体积大,损耗小,多用在电子管收音机中。
聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的,体积小,多用在晶体管收音机中。?
NPO(COG):电气性能*稳定,基本上不随温度、电压与时间的改变面改变,适用于对稳定性要?求高的高频电路;
X7R(2X1):电气性能较稳定,在温度、电压与时间改变时性能的变化并不显著,适用于隔直、偶合、旁路与对容量
稳定性要求不太高的鉴频电路,由于X7R是一种强电介质,因面能造出容量比NPO介质更大的电容器;
Y5V(2F4)(Z5U):具有较低高的介电常数,常用于生产比容较大的、标称容量较高的大容量电容器产品,但其
容量稳定性较X7R差,容量、损耗对温度,电压等测试条件较敏感。1。14。1、退藕电容的一般配置原则
1。?电源输入端跨接10?~100uf的电解电容器。如有可能,接100uf以上的更好。
2。?原则上每个集成电路芯片都应布置一个0。01pf的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯片布置一个1?
~?10pf的但电容。3。?对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,如?ram、rom存储器件,应在芯片的?电源线和地线之间直接入退
藕电容。?
4、电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。
此外,还应注意以下两点:
a、?在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电?,必须采用附图所示的?
rc?电路来吸收放电电流。一般?r?取?1?~?2k,c取2。2?~?47uf。
?
b、?cmos的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。?
由于大部分能量的交换也是主要集中于器件的电源和地引脚,而这些引脚又是独立的直接和地电平面相连接的。
这样,电压的波动实际上主要是由于电流的不合理分布引起。
但电流的分布不合理主要是由于大量的过孔和隔离
带造成的。这种情况下的电压波动将主要传输和影响到器件的电源和地线引脚上。
为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲,应该为集成电路芯片添加去耦电容。这可以有效去除电源上的毛
刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射。 当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时,其平滑毛刺的效果好。这就是为
什么有一些器件插座上带有去耦电容,而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小。
去耦电容配置的一般原则如下:?
●?电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗
干扰效果会更好。●?为每个集成电路芯片配置一个0。01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片
配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流
很小(0。
5uA以下)。
●?对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线
(GND)间直接接入去耦电容。
●?去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。●?在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须RC?电路来吸收放电
电流。一般?R?取?1?~?2K,C取2。2?~?47UF。
●?CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。●?设计时应确定使用高频低频中频三种去耦电容,中频与低频去耦电容可根据器件与PCB功耗决定,可分别选47-
1000uF和470-3300uF;高频电容计算为:?C=P/V*V*F。
●?每个集成电路一个去耦电容。
每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
●?用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。使用管状电时,外壳要接地。
1。14。2、配置电容的经验值
好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。
陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板
时,每个集成电路的电源,地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电
容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
数字电路中典型的去
耦电容为0。1uf的去耦电容有5nH分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说对于10MHz以下的噪声有
较好的去耦作用,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
1uf,10uf电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频率噪声的效果要好一些。
在电源进入印刷板的地方和一个
1uf或10uf的去高频电容往往是有利的,即使是用电池供电的系统也需要这种电容。每10片左右的集成电路要加一
片充放电电容,或称为蓄放电容,电容大小可选10uf。好不用电解电容,电解电容是两层溥膜卷起来的,这种
卷起来的结构在高频时表现为电感,好使用胆电容或聚碳酸酝电容。
?去耦电容值的选取并不严格,可按C=1/f
计算;即10MHz取0。1uf。由于不论使用怎样的电源分配方案,整个系统会产生足够导致问题发生的噪声,额外的
过滤措施是必需的。这一任务由旁路电容完成。一般来说,一个1uf-10uf?的电容将被放在系统的电源接入端,板
上每个设备的电源脚与地线脚之间应放置一个0。
01uf-0。1uf?的电容。旁路电容就是过滤器。放在电源接入端的大
电容(约10uf)用来过滤板子产生的低频(比如60hz?线路频率)。板上工作中的设备产生的噪声会产生从
100mhz?到更高频率间的合共振(harmonics)。
每个芯片间都要放置旁路电容,这些电容比较小,大约0。1u?左
右。
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