工頻干擾使我們?cè)陂_(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)之中常見(jiàn)的現(xiàn)象，工頻干擾為何會(huì)產(chǎn)生？如何解決呢？下文給你帶來(lái)詳細(xì)介紹。

工頻干擾產(chǎn)生原因

示波器的低頻輸入阻抗是很高的。對(duì)于高頻信號(hào)，由于輸入電容的容抗下降，輸入阻抗就會(huì)下降。由于示波器探頭的饋線(xiàn)較長(zhǎng)，所以，雖然外層是具有屏蔽層的同軸電纜，但對(duì)于丁頻這么低的頻率，幾乎沒(méi)有屏蔽作用。于是，對(duì)于工頻來(lái)說(shuō)，探頭的饋線(xiàn)就相當(dāng)于“天線(xiàn)”，會(huì)撿拾工頻電磁波中的電場(chǎng)干擾，在顯示屏上顯示出工頻干擾的波形，且幅度很大（可達(dá)十幾伏特）。

如果將探頭的探針與地線(xiàn)短接，則顯示屏上的波形就會(huì)消失。這是因?yàn)榫€(xiàn)間的阻抗下降到零阻抗。實(shí)際上，凡是低頻高阻抗的測(cè)量?jī)x器，都會(huì)對(duì)工頻干擾產(chǎn)生反應(yīng)（T頻干擾本身也是很強(qiáng)的干擾源）。

那么，在用示波器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，工頻干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有什么影響呢？對(duì)一般的被測(cè)電路而言，其輸出阻抗大多比較低，故工頻干擾的影響一般反映不出來(lái)。即當(dāng)示波器的探頭與輸出阻抗較低的被測(cè)電路相連時(shí)，顯示屏上的工頻干擾波形會(huì)消失。絕大多數(shù)的情況下是這樣的。但是，如果被測(cè)電路測(cè)試點(diǎn)的阻抗很高肘（例如高達(dá)幾百千歐姆），這種影響就會(huì)變得顯著了。例如要測(cè)量一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管放大器輸入端的波形，當(dāng)把測(cè)試點(diǎn)選為其輸入耦合電容之后的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，盡管放大器的輸入端所接的信號(hào)源的阻抗可能很低。但是，由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入電容的容量一般很?。ㄒ话銥榱泓c(diǎn)幾微法或者更?。?，對(duì)于工頻來(lái)說(shuō)，阻抗很高，場(chǎng)效應(yīng)管的輸入阻抗也很高，此時(shí)工頻干擾的影響將會(huì)使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行，必須采取某些措施來(lái)消除工頻干擾的影響。

工頻干擾解決方案

應(yīng)該說(shuō)數(shù)字濾波器可以有效減小50Hz工頻的干擾，完全消除是不可能的。以20ms為最小單位的整倍數(shù)周期濾波，可以有效減少工頻的干擾。

我們知道，設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，和模擬濾波器的實(shí)質(zhì)，其實(shí)就是求一組系數(shù)，逼近要求的頻率響應(yīng)。模擬濾波器已經(jīng)很成熟，因此，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，將S平面映射到Z平面就型。采用雙線(xiàn)性變化法映射，可以避免多值映射產(chǎn)生的混疊現(xiàn)象。但這有個(gè)問(wèn)題就，模擬域和數(shù)字域兩者的角頻率是非線(xiàn)性的。

平滑濾波器

平滑濾波器是數(shù)字濾波中較早使用的方法，該算法簡(jiǎn)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(hào)的分析，有嚴(yán)重削峰，設(shè)計(jì)方法略。

陷波器 notch 濾波器

陷波器，是IIR數(shù)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(wú)限沖擊響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器，該濾波器可以用以下常系數(shù)線(xiàn)性差分方程表示：

式中： x（n）和y（n）分別為輸人和輸出信號(hào)序列； ai和bi為濾波器系數(shù)。

對(duì)式（1）兩邊進(jìn)行z變換，得到數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)為：

式中： zi和pi分別為傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)。

由傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)可以大致繪出頻率響應(yīng)圖。在零點(diǎn)處，頻率響應(yīng)出現(xiàn)極小值；在極點(diǎn)處，頻率響應(yīng)出現(xiàn)極大值。因此可以根據(jù)所需頻率響應(yīng)配置零點(diǎn)和極點(diǎn)，然后反向設(shè)計(jì)帶陷數(shù)字濾波器。

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