| 濾波器是一種對信號有處理作用的器件。隨著電子市場的不斷發展濾波器也越來越被廣泛生產和使用於通信、控制等系統中。然而，對於它們直接的區別，我們還是要認識清楚，不然的話，如果不能充分發揮它們的特性有可能也會對系統造成不利的影響。
一、濾波器簡要介紹
濾波器，是對波進行過濾的器件。濾波，本質上是從被雜訊畸變和污染了的信號中提取原始信號所攜帶的信息的過程。該過程通過各類感測器的作用，被轉換為電壓或電流的時間函數，稱之為各種物理量的時間波形，或者稱之為信號。因為自變數時間‘是連續取值的，所以稱之為連續時間信號，又習慣地稱之為模擬信號。
濾波器主要分為有源濾波器和無源濾波器。主要作用是讓有用信號儘可能無衰減的通過，對無用信號儘可能大的反射。濾波器一般有兩個埠，一個輸入信號、一個輸出信號，利用這個特性可以選通通過濾波器的一個方波群或複合噪波，而得到一個特定頻率的正弦波。濾波器的功能就是允許某一部分頻率的信號順利的通過，而另外一部分頻率的信號則受到較大的抑制，它實質上是一個選頻電路。 濾波器中，把信號能夠通過的頻率範圍，稱為通頻帶或通帶；反之，信號受到很大衰減或完全被抑制的頻率範圍稱為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率；濾波器是由電感器和電容器構成的網路，可使混合的交直流電流分開。電源整流器中，即藉助此網路濾凈脈動直流中的漣波，而獲得比較純凈的直流輸出。
二、區別濾波器的不同應用
濾波器它們可以被用來消除雜訊、干擾、減小頻率分量的混疊，也能衰減某些特定頻率點上的諧振。在控制系統中，很多方法、概念就是由通信系統中借鑒過來的，例如工控領域廣泛使用的PWM技術就源自通信領域。不過借鑒歸借鑒，對於它們直接的區別，還是要認識清楚的。比如拿一個低通濾波器來，是不是只要設置了截止頻率，別的就不管了呢？這樣的使用方法，既不能充分發揮它們的特性，也有可能對系統造成不利的影響。
在控制系統中，上面的特性很難找到對應的實際意義，而且其信號的特徵與通信系統中的許多應用都有一個顯著的區別，就是其頻率往往比較低，往往只有是幾百甚至幾十Hz,高的情況也不過幾千Hz;例如鉤使是在性能很高的電機調速系統中，其閉環的電流內環的帶寬往往也只能達到1kHz左右，所以在這些應用中，除了A/D輸入端的抗混疊濾波器以外，其它濾波器的截止頻率基本是不超過1kHz的（如果超過了就沒有實際意義了，因為系統中更高頻率的信號很少，系統本身的低帶寬使得它看起來像一個低通濾波器）。
在控制系統中，使用最多的就屬低通濾波器了。低通濾波器的濾波效果無庸置疑，但是它對控制系統的負面影響也是顯而易見的。低通濾波器會引起波特圖中，增益頻率穿越處的相位滯后，從而減小穩定裕度，給控制系統帶來不穩定性。例如，一個雙極點的低通濾波器，假設其帶寬為800Hz,則輸出信號的幅值在前面幾百Hz都是幾乎無衰減的，直到800Hz時才衰減到70.7%;但是其相位可以從80Hz的時候就開始快速下降了。如果一個控制系統中有多個這樣的濾波器，則幾個這樣的濾波器一疊加，再加上其它的延時環節，整個系統的相位裕度就非常小了，甚至很容易達到180度的相位延時；如果整好反饋增益又為1,則整個控制系統就徹底不穩定了（相當於正反饋）。所以在控制系統中使用濾波器時，都是小心、謹慎，儘可能地減小相位延遲對整個閉環系統的影響。
而在通信和數字信號處理教材中，一些窗函數，例如巴特沃斯、貝塞爾、切比雪夫、橢圓等經常被反覆講解，而在控制系統中，一般情況下只有巴特沃斯型的會被用到，因為只有它不產生凸峰，從而不會導致控制系統額外的超調。再比如我們經常會討論到有限衝擊響應FIR濾波器，它可以實現高階濾波，對係數量化的變化不敏感，而且不會產生極限環，所以在通信系統中被廣泛應用；例如在電督中，FIR的陡峭的衰減特性就很適合。而在控制系統中，除了極少的場合使用FIR進行滑動平均值濾波以外，FIR並不常用。一方面是控制系統中極少使用3階以上的控制器（還是穩定性問題），另一方面FIR需要的計算能力也需要佔用大量的處理器時間，而控制系統中複雜的控制演算法本身還需要處理器以較短的時間完成處理，例如在幾十微秒到兩三百微秒的定時中斷中，必須完成有關的計算。
三、使用濾波器時的注意事項
濾波器在使用時要注意以下事項：
1.“乾淨地”:如果決定使用濾波器，在布線時就要注意在電纜埠處留出一塊“乾淨地”,濾波器和連接器都安裝在“乾淨地”上。通過前面的討論，可知信號地線上的干擾是十分嚴重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上，會造成嚴重的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果，必須準備一塊乾淨地。並與信號地只能在一點連接起來，這個流通點稱為“橋”,所有信號線都從橋上通過，以減小信號環路面積。
2.並排設置：同一組電纜內的所有導線的未濾波部分在-起，已濾波部分在一起。否則，一根導線的耒濾波部分會將另一根導線的已濾波部分重新污染9使電纜整體濾波失效。
3.靠近電纜：濾波器與面板之間的導線的距離應盡量短。必要時，使用金屬板遮擋一下，隔離近場干擾。
4.與機箱接：安裝濾波器的干諍地要與金屬機箱可靠地搭接起來，如果機箱不是金屬的，就在線路板下方設置一塊較大的金屬板來作為濾波地。乾淨地與金屬機箱之間的搭接要保證很低的射頻阻貳。如有必要，可以使用電磁密封襯墊搭接，增加搭接面積，減小射頻阻貳。 |
