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第六章数字滤波器的设计脉冲响应不变法变换原理脉冲响应不变变换法又称为标准变换法。

它是保证从模拟滤波器变换所得的数字滤波器的单位取样响应是相应的模拟滤波器的单位脉冲响应的等间隔取样值，即这为取样周期。

的拉氏变换为的变换即为数字滤波器的系统函数。

变换和拉氏变换之间的关系可知即时域的取样，使连续时间信号的拉氏变换在平面上沿虚轴周期延拓，然后再经过的映射关系，将映射到平面上，即得。

第三章讨论的映射关系表明平面上每宽为的条带，都将重叠地映射到整个平面上。

而每条带的左半部分映射在平面单位圆以内，条带的右半部分映射到单位圆外。

平面的虚轴映射到单位圆上，但是轴上的每段的虚轴，都对应于绕单位圆周。

所以按照脉冲响应不变变换法，从平面到平面的映射不是单值关系，千万不可地认为经过的简单代数变换即可由得到。

这里除了这变换之外，还同时含有将以为周期对作周期延拓的过程。

脉冲响应不变变换法平面与平面的映射关系如图所示。

可得数字滤波器与模拟滤波器频率响应之间关系为即数字滤波器的频率响应是模拟滤波器频率响应的周期延拓。

如果模拟滤波器的频响是限带于折叠频率之内的，即，图脉冲响应不变法平面与平面关系这时才使数字滤波器的频率响应在折叠频率以内，重现模拟滤波器的频率响应而不产生混叠失真。

但是任何实际的模拟滤波器，都不是带宽绝对有限的，因此，通过脉冲响应不变变换法所得的数字滤波器就不可避免地要出现频谱的混叠失真，如图所示。

图脉冲响应不变法中的频率混叠现象只有当模拟滤波器频响在折叠频率以上衰减很大，混叠失真很小时，采用脉冲响应不变法设计的数字滤波器才能满足精度的要求。

应该注意，在设计中，当滤波器的指标用数字域频率给定时，不能用减小的办法解决混叠问题。

如设计截止频率为的低通滤波器，则要求相应模拟滤波器的截止频率为，减小时，只有让同倍数的增大，才能保证给定的不变。

减小使带域，加宽了，但也同倍数加宽，所以如果在带域，外有非零的值，即，则不论如何减小，由于与成同样倍数变化，总还是，不能解决混叠问题。

双线性变换法变换原理双线性变换法是使数字滤波器的频率响应与模拟滤波器的频率响应相似的种变换方法。

为了克服脉冲响应不变法的多值映射这缺点，我们首先把整个平面压缩变换到中介的平面的横带里宽度为，即从到，然后再通过上面讨论过的标准变换关系将此横带变换到整个平面上去，这样就使平面与平面是对应的关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，基本原理如图所示。

图双线性变换法的映射关系将平面整个平面压缩到平面的到，可采用以下的变换关系其中为常数这样变为，变为，可将上式写成令，，则可得再将平面通过以下标准变化关系映射到平面这样可表示为变换常数的选择为了使模拟滤波器与数字滤波器在低频处有较确切的对应关系，即在低频处有，当较小时有由式可知因而得则和式可重新写成即逼近情况双线性变换具备模拟域到数字域映射变换的总要求，现分析如下将代入到式则得或由上式可见，当时，当时，当时，。

这就是说双线性变换把左半平面映射在单位圆的内部把平面的整个轴映射成单位圆，把右半平面映射在单位圆的外部。

令，，则由式得所以由此得出模拟滤波器的频率和数字滤波器频率的关系式为图双线性变换的频率间非线性关系这公式的关系如图所示。

可以看出，当时，，当时，，当时，。

这就是说平面的原点映射为平面，点，而平面的正虚轴和负虚轴分别映射成平面单位圆的上半圆和下半圆。

由上所述，可得如下结论模拟滤波器中最大和最小值将保留在数字滤波器中，因此模拟滤波器的通带或阻带变换成数字滤波器的通带或阻带。

如果模拟滤波器是稳定的，则通过双线性变换后所得的数字滤波器也定是稳定的。

由于平面的整个虚轴映射为平面上的单位圆，因此双线性变换法确实消除了脉冲响应不变变换法所存在的混叠误差，所以逼近是良好的。

可见，在频率与间存在严重的非线性。

例用双线性变换法设计阶低通数字滤波器，其通带截止频率，抽样频率令。

试求该低通数字滤波器的传递函数画出该数字滤波器的级联型结构。

解首先得到此数字滤波器的通带截止角频率预畸变，求出相应的模拟滤波器的通带截止频率由模拟滤波器的标准形式阶型推出数字滤波器的级联结构已知阶的型模拟滤波器的传递函数及其极点在平面上的分布如图所示。

图平面上的分布易知可得，，，代入到当中，再带入双线性变换式，经整理后得到数字滤波器的级联型结构式。

但整理的复杂度会随着阶数的增加而急遭增大。

下面将对这个问题作般性推导。

得出可以直接从模拟滤波器传递函数得到数字滤波器级联型结构式的公式。

阶型模拟滤波器原型若将其分母多项式展开很明显，再带入和双线性变换式要整理成级联型将异常复杂。

下面从圆上的共辘极点出发，来推导级联型的每级的表达式。

得共轭极点可表示为即再由此每级都带入双线性变换式，就能得到数字滤波器的级联型结构式对于阶节对于阶节其中出版社，陈怀琛数字信号处理教程第版电子工业出版社，杨永才，丁兆国基于的数字滤波器的设计上海上海理工大学出版社，王树勋数字信号处理基础及实验北京机械工业出版社，童诗白，华成英模拟电子技术基础第三版北京高等教育出版社，丁玉，高时间所用的定时中断。

具体程序如下外部中断次数累计重置初值定时中断次数累计到中断次数清零秒累计充电进行中以频率闪烁到秒清零分累计安全充电时间到，分清零标志位置断开接入充电电源充电，以频率闪烁三实验数据及分析表时间参数电池电压设定电阻端电压充电电流晶体管功耗，因此便携式设备的保护电路也是非常重要的，直接影响它的耐用性和实用性。

便携式设备出现的大多数故障都是瞬时的，通过在电池端串联个高分子正温度系数元件，就可以避免因电源适配器不兼容而造成的过电流损坏，下面介绍下高分子热敏电阻。

效应效应就是正温度系数效应，多数金属具有效应，效应表现为电阻随温度的升高而线性增大，这就是线性效应。

在电池保护电路中我们并不是利用这种线性效应，而是另种叫非线性特性。

相当多类型的导电聚合体在很小的温度变化范围内阻值会急剧变化。

这对过电流保护电路十分重要，可以在过电流的瞬间快速增大回路电阻以使电流下降。

另外高分子热敏电阻还有个重要的特性，就是阻值由于温度变化而产生剧变后，可以恢复其原来的阻值，因此高分子热敏电阻可以多次重复使用，又被人们称为自恢复保险丝。

实验得出预充电阶段时间很短大概在之内，电池电压很快达到以上，进行快速充电，快速充电阶段前期也就是前分钟充电电流基本维持在左右，这段时间可以看出电池电压上升的速度是很快的。

快速充电阶段后期当充电电流以比较快的的速度下降时，充电开始由快速充电阶段向恒压充电阶段过渡，此过程电池电压上升的速度稍有减缓。

当此过程充电电流下降到快速充电电流的，也就是，充电就进入恒压充电阶段，该阶段表现为电流变化很快，而电池电压基本维持在额定电压，第三章锂离子电池保护电路锂离子电池虽然有使用寿命长无记忆效应能量密度高自放电率低以及单节电池电压高的诸多优点。

但是使用锂电池时保护电路必须严格要求，而且对保护电路的精度的要求也是很高的。

锂离子电池的保护电路必须要有三种功能过充电保护锂离子电池充电过程中随后的电池充电，充电将不能重新开始，除非充电器被外部信号触发。

当有充电电源电池电压下降时自动重启充电，可以保证用后电池不会部分带电重启功能配置如下悬空重启功能关闭。

旦充电完成，充电定时结束，充电只能通过在重新输入电源或触发。

自动重启功能关闭，充电完成后电源漏极电流降到，自动重启功能开启，则为接地使能重启阈值为，为，旦充电完成，充电时间结束，电池电压下降到重启阈值电压时将重启充电。

通过在与之间连接电阻可以降低重启阈值电压。

对于在和之间对于在和之间四应用电路图上图是用来作为外部连接晶体管。

图中接入和之间充电或快速充电用于指示接入电池极性是否有错，亮表示电池插反用于指示充电进程，以频率，占空比闪烁表示正在充电中，充电结束直点亮，提示用户电池已充满可以使用，充电时以的频率闪烁。

光电耦合器由个高发射强度的红外发光二极管和个高速高增益的光敏检测集成电路组成。

用于控制充电电源的接入与断开。

下图为内部电气图。

图由于输入正向电流为，即可导通二极管，输出低电压时的灌美频域的观点来看，数字仿真的条件是时，即模拟系统的最高频率，其中是抽样周期。

第六章数字滤波器的设计脉冲响应不变法变换原理脉冲响应不变变换法又称为标准变换法。

它是保证从模拟滤波器变换所得的数字滤波器的单位取样响应是相应的模拟滤波器的单位脉冲响应的等间隔取样值，即这为取样周期。

的拉氏变换为的变换即为数字滤波器的系统函数。

变换和拉氏变换之间的关系可知即时域的取样，使连续时间信号的拉氏变换在平面上沿虚轴周期延拓，然后再经过的映射关系，将映射到平面上，即得。

第三章讨论的映射关系表明平面上每宽为的条带，都将重叠地映射到整个平面上。

而每条带的左半部分映射在平面单位圆以内，条带的右半部分映射到单位圆外。

平面的虚轴映射到单位圆上，但是轴上的每段的虚轴，都对应于绕单位圆周。

所以按照脉冲响应不变变换法，从平面到平面的映射不是单值关系，千万不可地认为经过的简单代数变换即可由得到。

这里除了这变换之外，还同时含有将以为周期对作周期延拓的过程。

脉冲响应不变变换法平面与平面的映射关系如图所示。

可得数字滤波器与模拟滤波器频率响应之间关系为即数字滤波器的频率响应是模拟滤波器频率响应的周期延拓。

如果模拟滤波器的频响是限带于折叠频率之内的，即，图脉冲响应不变法平面与平面关系这时才使数字滤波器的频率响应在折叠频率以内，重现模拟滤波器的频率响应而不产生混叠失真。

但是任何实际的模拟滤波器，都不是带宽绝对有限的，因此，通过脉冲响应不变变换法所得的数字滤波器就不可避免地要出现频谱的混叠失真，如图所示。

图脉冲响应不变法中的频率混叠现象只有当模拟滤波器频响在折叠频率以上衰减很大，混叠失真很小时，采用脉冲响应不变法设计的数字滤波器才能满足精度的要求。

应该注意，在设计中，当滤波器的指标用数字域频率给定时，不能用减小的办法解决混叠问题。

如设计截止频率为的低通滤波器，则要求相应模拟滤波器的截止频率为，减小时，只有让同倍数的增大，才能保证给定的不变。

减小使带域，加宽了，但也同倍数加宽，所以如果在带域，外有非零的值，即，则不论如何减小，由于与成同样倍数变化，总还是，不能解决混叠问题。

双线性变换法变换原理双线性变换法是使数字滤波器的频率响应与模拟滤波器的频率响应相似的种变换方法。

为了克服脉冲响应不变法的多值映射这缺点，我们首先把整个平面压缩变换到中介的平面的横带里宽度为，即从到，然后再通过上面讨论过的标准变换关系将此横带变换到整个平面上去，这样就使平面与平面是对应的关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，基本原理如图所示。

图双线性变换法的映射关系将平面整个平面压缩到平面的到，可采用以下的变换关系其中为常数这样变为，变为，可将上式写成令，，则可得再将平面通过以下标准变