以平均高低峰值實現低失真雜訊濾波器之研究

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姓名

林峻誼(Lin-JunYi) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

以平均高低峰值實現低失真雜訊濾波器之研究
(Low Distortion Noise Filter Realized with Average High and Low Peaks Method)

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摘要(中)

低通濾波器具有截止頻率；它可以去除實際信號的高次項諧波，但是當雜訊的頻率低於諧波頻率時此舉會同時會產生於低迴轉率SR（Slew Rate）的失真。衰減雜訊的過程中也對原始訊號造成變化，進而影響數據處理的後續步驟。
然而基於雜訊的分佈特徵，本文提出了一種方式是藉由擷取輸入信號的高低峰值進而產生對應的上部包絡和下部包絡，藉由取其上部包絡和下部包絡的平均值以減少高斯雜訊。設計的快速響應濾波器，沒有截止頻率；因此實際信號的高次諧波保持不變。也因此它可以立即響應輸入信號的變化，並保留實際信號的完整性。此外，它只有很小的相位延遲。而迴轉率、相位延遲和頻率響應皆可從Multisim 13.0的模擬結果中得到的證實，本文所提之濾波器可保留原始訊號的高次項諧波、實現6.34v?μs的迴轉速率，相位差幾乎為零。而藉由實體測試 Vin 3Vpp之Gaussian Noise，經此雜訊濾波器後Vout 為120mVpp。可將雜訊抑制為原訊號之4%。

摘要(英)

In general, the low-pass filter has a cut-off frequency; it can remove the higher order harmonics of the actual signal, but when the frequency of the noise is below the harmonic frequency, the result of square wave will have in distortion of the low slew rate. The process of dampening noise also changes the original signal, which in turn affects the subsequent steps of data
processing.
However, based on the distribution characteristics of noise, this paper proposes a method to obtain the corresponding upper envelope and lower envelope by extracting the high and low peaks of the input signal, by taking the average of the upper envelope and the lower envelope to reduce the Gaussian noise The design of the fast response filter, there is no cutoff frequency; so the actual signal of the harmonics remain unchanged. And therefore it can immediately respond to changes in the input signal and retain the integrity of the actual signal. In addition, it has only a small phase delay. The rotation rate, phase delay and frequency response can be confirmed from the simulation results of Multisim 13.0. The filter mentioned in this paper can preserve the harmonic of the original signal and achieve the rotation rate of 6.34v?μs and phase shift almost zero. The physical test V_in：3Vpp Gaussian Noise, after the noise filter V_out：120mVpp. Noise can be suppressed to 4% of the original
signal.

關鍵字(中)

★ 高斯雜訊
★ 濾波器
★ 低失真
★ 平均高低峰值

關鍵字(英)

★ Gaussian noise
★ Filter
★ Low low distortion
★ Average upper & lower envelope

論文目次

摘要 i
Abstract ii
我的貢獻 iii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 1
1.3論文架構 2
第二章雜訊與濾波技術 3
2-1簡介： 3
2-2雜訊 3
2-2.1熱雜訊(Thermal Noise) 3
2-2.2 散粒雜訊(Shot noise) 5
2-2.3 低頻雜訊 (1/ f noise) 6
2-3濾波器 10
2-3.1主動式低通濾波器 11
2-4總結 16
第三章雜訊濾波器電路設計 19
3-1雜訊濾波器系統架構 19
3-2電路設計 20
3-2.1訊號傳導方式 21
3-2.2 上包絡下包絡訊號擷取 24
3-2.3 濾波器響應速度提升 26
3-2.4 模擬驗證 27
3-3 電路板設計(PCB Layout) 34
第四章結論與未來展望 37
4-1結論 37
4-2未來展望 39
參考文獻　　　　　　 40

參考文獻

[1]J. G. Webster, “Medical instrumentation application and design,” Canada: John Wiley & Sons, Inc., 1998.
[2]M. F. Bear, B. W. Connors, and M. A. Paradiso, “Neuroscience: exploring the brain,” Baltimore: Lippincott Williams & Williams Inc., 1996.
[3]K.D. Wise, “A multi-channel microprobe for biopotential recording,” Ph.D. dissertation, Stanford, CA, 1969.
[4]B. Razavi, “Design of analog CMOS integrated circuits,” New York: McGraw-Hill, 2001.
[5]C. D. Motchenbacher and F. C. Fitchen, “Low-Noise Electronic Design”, New York: Wiley, 1973
[6]網路資料on line resources︰ROHM, 取自http://www.rohm.com.tw/ , EMZ1、RB481 Data Sheet
[7]D. A. Neamen, ”Electronic Circuit Analysis and Design, 2nd edition”, McGraw -Hill, 2001.
[8]林宗成,?基於主動式電容放大電路之低通濾波器〃,國立高雄應用科技大學,電子工程系,碩士學位論文,民國101年
[9]簡偉翔,”應用於超頻寬接收機之低雜訊放大器設計”,逢甲大學,電子工程學系,碩士學位論文,民國104年

指導教授

張榮森(Chang-RongSeng)

審核日期

2018-7-25

推文