滤波器设计概述
1.滤波器的特性与种类
噪声会使得信号的值飘动，降低其准确度，这个时候就需要滤波器。
1.1 滤波器分类：选择频率成分
- 低通滤波器（LPF）：允许截止频率以上的成分通过。
- 高通滤波器（HPF）：允许截止频率以下的成分通过。
- 带通滤波器（BPF）：允许特定的频率成分（频带）通过。
- 带阻滤波器（BEF）：只除去特定的频率成分（频带）。
1.2 噪声与滤波器的带宽
在一般工作环境中，通常难以单一确定噪声的种类。这样一来就没有办法选定能对症下药的滤波器。而最常见的噪声是白噪声，它是一种均匀地包含所有频率的噪声。电阻器的热噪声，二极管产生的噪声都可以算作是白噪声。
电阻器的热噪声的振幅：
其中k是玻 尔兹曼常量，T是绝对温度（K），R是电阻值，B是带宽。
这是一个正比关系。
对于滤波器来说，这样的比例是很漂亮的。频谱均匀的噪声的振幅与带宽的平方根成比例。
1.3 滤波器对白噪声的滤波效果
假设带宽为1MHz的放大器产生了1Vrms的白噪声，此时若其中插入一个10kHz的低通滤波器，输出噪声为多少？
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答案：
对于带通滤波器，其带宽越窄，则Q值越大，除去噪声的效果越显著。
但是对于高通滤波器来说，应付这样的场景效果并不好，你可以自己算算，噪声的减弱效果微乎其微。这说明，对症下药这个说法还是成立的。
这个问题的根本在于，低频范围的带宽比高频范围窄，所以你就算去掉了低频（当然，严格来说是阻断了低频范围的噪声），也没对噪声滤除有什么影响。
只凭这点说HPF的作用小，那也是很鲁莽的说辞————截断直流漂移，降低特定频率的低频噪声（比如来自电源的交 流噪声）上它们仍然有巨大的作用。
怎么对症下药？信号测量方面，用低通滤波器多。而在放大传感器信号的前置放大器的初级电路中，必须使用LPF去除噪声。其原因是，如果噪声频率相同，那么频率越高对噪声电压的影响就越大，这样一来去除高频噪声能更快降低总的噪声电压。
1.4 防混淆作用的低通滤波器
在使用A/D转换器对模拟信号进行量化处理（数字化）时，如果信号中含有高于采样频率1/2以上的频率成分，就会产生完全不同的频率成分，从而引发量化误差。这就是混淆效应。
这个效应也叫混叠效应，简单地说，比如说你给恒定速度不断穿过的车队拍照，你的相机也是按恒定频率拍照的，但你的相机频率不够，那后面的照片就会看起来像车队在反向穿行。
也可以说，高频信号被错误地估计为了低频信号，这就是混叠。
想要避免混叠效应，只有提高采样频率到信号中最高频率的2倍，或者干脆干掉高频，这事儿就是防混淆滤波器来干的。
为了防止产生这种现象，人们发明了防混淆滤波器。它由LPF构成。
超采样也可以防混淆。
1.5 高通滤波器的作用
电话频率是300Hz3KHz，HiFi频率是20Hz20kHz，打电话的时候如果有意外的振动混入麦克风中，变换为电信号，就会成为一种干扰声音，或者导致声音失真。
此时HPF可以起到阻断意外低频的作用。它也可以叫做次声滤波器。
耦合电容器也可以是高通滤波器。
有这样两种比较危险的场合：一是，检出交流成分，OP放大器中由于存在温度漂移会发生直流失调，如果直流成为混入输出，就会影响工作状态。（比如驱动变压器，变压器会因为直流的存 在而发生磁饱和）
二是，如果扬声器上叠加有直流成分，受话线圈的位置就会发生偏移，从而增大失真，甚至是发热烧断受话线圈。
对这样的场合就可以使用HPF除掉低频之后再进行分析。
1.6 带通滤波器
处理信号时，有时会要求选择特定的频率成分，将多重化的信号解调，或者进行成分解析。此时就要用到BPF。
这种滤波器一般检出的信号频带都比较窄，在无用噪声中检出目的信号比较有用。
BPF是对原始信号频率进行处理，此外还有将信号频率变换为别的频率进行滤波的外差式滤波器。还有一种变换为直流进行滤波的，叫做锁相放大器。
对于BPF来说，改变其中心频率是一件非常重要的工作，电路构成也很复杂。
1.7 带阻滤波器的作用
带阻滤波器又叫做陷波滤波器。
为了除去交流噪声，需要使用陷波滤波器（BEF），我们将经常串联使用陷波滤波器。
HAM可能 需要除去接收到的有害电波，这个时候就需要使用陷波滤波器。可以通过在控制面板上调节旋钮，微调陷波频率。
1.8 模拟滤波器和数字滤波器
DSP已经非常普及，它能够编程。好消息是，作者写作此书的年代非常早，现在DSP的应用已经到视频领域了，而且Ghz级别的DSP早就已经问世。
1.9 自制滤波器！
以下是比较好自制的滤波器：
- RC滤波器：简单，大量使用
- 有源滤波器：几百kHz以下
- LC滤波器：高频大量使用
- FDNR滤波器：不使用L，但可以模拟LC滤波器的工作