一阶RC低通滤波器详解（仿真+matlab+C语言实现）

文章目录

1 预备知识
2 simulink 仿真
3 simulink 运行结果
4 matlab实现
5 matlab运行结果
6 C语言实现
7 C语言运行结果

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HPF 一阶RC高通滤波器详解（仿真+matlab+C语言实现）
LPF 一阶RC低通滤波器详解（仿真+matlab+C语言实现）

1 预备知识

低通滤波器（ LPF ）可以滤除频率高于截止频率的信号，类似的还有高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器。一阶RC低通滤波器的电路如下图所示；

V_{in} (t)- V_{out}(t) = Ri(t)

这里直接根据公式③构建一搞 Subsystem ；
$V_{in} (t)- V_{out}(t) = RC\cfrac{dV_{out}}{dt}$

3 simulink 运行结果

最终的仿真的运行结果如下图所示；
Gain Value 为 0.005
Gain Value 为 0.0318

4 matlab实现

根据公式 $y_{i} = \alpha*x_{i} + (1-\alpha)*y_{i-1}$

Serial = 0 : 0.1 : 100 ; Fs = 1 ; Phase = 0 ; Amp = 1 ; % 高频信号 N0 = 2 * pi * Fs * Serial - Phase ; X0 = Amp * sin ( N ) ; subplot ( 4 , 1 , 1 ) ; plot ( X0 ) ; % 低频信号 Fs = 0.02 ; N1 = 2 * pi * Fs * Serial - Phase ; X1 = Amp * sin ( N1 ) ; subplot ( 4 , 1 , 2 ) ; plot ( X1 ) ; % 高频低频叠加的信号 X2 = X0 + X1 ; subplot ( 4 , 1 , 3 ) ; plot ( X2 ) ; % Xi - Yi = RC * ( Yi - Yi - 1 ) / DetalT len = length ( X2 ) ; X3 = X2 ; p = 0.05 ; % 一阶RC滤波得到X3 for i = 2 : len X3 ( i ) = p * X2 ( i ) + ( 1 - p ) * X3 ( i - 1 ) ; subplot ( 4 , 1 , 4 ) ; plot ( X3 ) ;

5 matlab运行结果

运行结果如下所示；

6 C语言实现

low_filter.h

typedef struct
     int16_t  Input;
     int16_t  Output[2];
     int32_t  FilterTf;		
     int32_t  FilterTs;
     int32_t  Kr;
     int32_t  Ky;
} low_filter;
void low_filter_init(low_filter *v);
int16_t low_filter_calc(low_filter *v);
FilterTs为采样时间；
FilterTf为RC时间常数
具体参考下图；

low_filter.c
void low_filter_init(low_filter *v){
     v->Kr = v->FilterTs*1024/(v->FilterTs + v->FilterTf);
     v->Ky = v->FilterTf*1024/(v->FilterTs + v->FilterTf);
int16_t low_filter_calc(low_filter *v){
	int32_t tmp = 0;
	tmp = ((int32_t)v->Kr*v->Input + v->Ky*v->Output[1])/1024;
	if(tmp>32767){
		tmp = 32767;
	if( tmp < -32768){
		tmp = -32768;
    v->Output[0] = (int16_t)tmp;
    v->Output[1] = v->Output[0];
	return v->Output[0];
7 C语言运行结果

实际测试结果