為什麼會有工頻幹擾_工頻幹擾產生原因及解決方案

工頻幹擾使我們在開發設計之中常見的現象，工頻幹擾為何會產生？如何解決呢？下文給你帶來詳細介紹。

工頻幹擾產生原因

示波器的低頻輸入阻抗是很高的。對於高頻信號，由於輸入電容的容抗下降，輸入阻抗就會下降。由於示波器探頭的饋線較長，所以，雖然外層是具有屏蔽層的同軸電纜，但對於丁頻這麼低的頻率，幾乎沒有屏蔽作用。於是，對於工頻來說，探頭的饋線就相當於「天線」，會撿拾工頻電磁波中的電場幹擾，在顯示屏上顯示出工頻幹擾的波形，且幅度很大（可達十幾伏特）。

如果將探頭的探針與地線短接，則顯示屏上的波形就會消失。這是因為線間的阻抗下降到零阻抗。實際上，凡是低頻高阻抗的測量儀器，都會對工頻幹擾產生反應（T頻幹擾本身也是很強的幹擾源）。

那麼，在用示波器進行測量時，工頻幹擾對測量結果會有什麼影響呢？對一般的被測電路而言，其輸出阻抗大多比較低，故工頻幹擾的影響一般反映不出來。即當示波器的探頭與輸出阻抗較低的被測電路相連時，顯示屏上的工頻幹擾波形會消失。絕大多數的情況下是這樣的。但是，如果被測電路測試點的阻抗很高肘（例如高達幾百千歐姆），這種影響就會變得顯著了。例如要測量一個場效應管放大器輸入端的波形，當把測試點選為其輸入耦合電容之後的場效應管的柵極，儘管放大器的輸入端所接的信號源的阻抗可能很低。但是，由於場效應管放大器的輸入電容的容量一般很小（一般為零點幾微法或者更小），對於工頻來說，阻抗很高，場效應管的輸入阻抗也很高，此時工頻幹擾的影響將會使測量無法進行，必須採取某些措施來消除工頻幹擾的影響。

工頻幹擾解決方案

應該說數字濾波器可以有效減小50Hz工頻的幹擾，完全消除是不可能的。以20ms為最小單位的整倍數周期濾波，可以有效減少工頻的幹擾。

我們知道，設計數字濾波器，和模擬濾波器的實質，其實就是求一組係數，逼近要求的頻率響應。模擬濾波器已經很成熟，因此，數字濾波器的設計，將S平面映射到Z平面就型。採用雙線性變化法映射，可以避免多值映射產生的混疊現象。但這有個問題就，模擬域和數字域兩者的角頻率是非線性的。

平滑濾波器

平滑濾波器是數字濾波中較早使用的方法，該算法簡單，處理速度快，濾波效果較好，但存在明顯不足，通帶較窄，影響有用信號的分析，有嚴重削峰，設計方法略。

陷波器 notch 濾波器

陷波器，是IIR數字濾波器，有signal notch 濾波器，即單一頻率陷波器，以及comb notch濾波器，即梳妝濾波器。

陷波器是無限衝擊響應（IIR）數字濾波器，該濾波器可以用以下常係數線性差分方程表示：

式中： x（n）和y（n）分別為輸人和輸出信號序列； ai和bi為濾波器係數。

對式（1）兩邊進行z變換，得到數字濾波器的傳遞函數為：

式中： zi和pi分別為傳遞函數的零點和極點。

由傳遞函數的零點和極點可以大致繪出頻率響應圖。在零點處，頻率響應出現極小值；在極點處，頻率響應出現極大值。因此可以根據所需頻率響應配置零點和極點，然後反向設計帶陷數字濾波器。

帶阻濾波器

多帶濾波器

multiband，屬於直接型 FIR濾波器，我們可以用Matlab設計出multiband 陷波器。

巴特沃斯帶阻濾波器

巴特沃斯帶阻濾波器又稱簡單整係數帶阻濾波器，其原理為一個全通網絡，減去一個具有相同延遲和增益的窄帶線性相位FIR濾波器，得到一個具有尖銳陷波特性的陷波濾波器。阻帶下限截止頻率fc1 = 49 Hz，阻帶上限截止頻率fc2 = 51 Hz，就可以消除50 Hz 的工頻幹擾。但這種方式，無法濾除50Hz的K此諧波。

首先設計一個中心頻率為50Hz的窄帶帶通濾波器

為了保證2cosw2值為整係數，則w2隻能取pi/3，pi/2，2pi/3，但我們採樣率為500Hz，因此，再增加一對共軛極點。位置為w = 2pi * 50 / 500，z = e^j* 4 * pi/5處

簡單起見，先取K = 1，為了使分子分母是整係數，則M應是5的奇數倍。

所以最終的頻率響應函數為：

式中，e的冥應該是5.不是4.

其中心頻率pi/5處，取得最大值（2p + 1），因此全通濾波器係數為2p+1，為使得通帶幅值為1，則除以2p+1，最後的濾波器頻率特性為：

p的選取，決定阻帶寬度，越大，則阻帶越窄。取P= 50，則阻帶1Hz，考慮到電網的活動，取p= 24，但這使得通帶波紋增大，故而，增加K。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴