：单片机电机转速控制中的滤波技术大揭秘：深入浅出，彻底掌握

# 1. 电机转速控制中的滤波技术概述

滤波技术在电机转速控制中扮演着至关重要的角色，它可以有效去除信号中的噪声和干扰，从而提高控制系统的稳定性和精度。在电机转速控制系统中，滤波技术主要用于以下几个方面：

- **去除传感器噪声：**电机转速传感器不可避免地会产生噪声，滤波技术可以有效去除这些噪声，提高转速测量的精度。
- **抑制干扰：**电机转速控制系统经常受到外部干扰，如电磁干扰和电源噪声，滤波技术可以抑制这些干扰，防止其影响系统性能。
- **平滑转速信号：**电机转速信号通常是不连续的，滤波技术可以平滑信号，使其更加稳定和连续，便于后续处理。

# 2. 滤波技术理论基础

### 2.1 滤波器的分类和特性

滤波器是一种电子电路或数学算法，用于从信号中去除不需要的频率分量。根据滤波器的通带和阻带特性，可以将其分为以下四类：

#### 2.1.1 低通滤波器

低通滤波器允许低频信号通过，而衰减高频信号。其频率响应曲线如下图所示：

[图片：低通滤波器频率响应曲线]

**特性：**

* 截止频率：低通滤波器的截止频率定义为信号衰减到其原始幅度的 70.7% 时对应的频率。
* 通带：低通滤波器的通带是指低于截止频率的频率范围，在这个范围内信号的幅度保持基本不变。
* 阻带：低通滤波器的阻带是指高于截止频率的频率范围，在这个范围内信号的幅度被大幅衰减。

#### 2.1.2 高通滤波器

高通滤波器允许高频信号通过，而衰减低频信号。其频率响应曲线如下图所示：

[图片：高通滤波器频率响应曲线]

**特性：**

* 截止频率：高通滤波器的截止频率定义为信号幅度达到其原始幅度的 70.7% 时对应的频率。
* 通带：高通滤波器的通带是指高于截止频率的频率范围，在这个范围内信号的幅度保持基本不变。
* 阻带：高通滤波器的阻带是指低于截止频率的频率范围，在这个范围内信号的幅度被大幅衰减。

#### 2.1.3 带通滤波器

带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过，而衰减该范围外的信号。其频率响应曲线如下图所示：

[图片：带通滤波器频率响应曲线]

**特性：**

* 中心频率：带通滤波器的中心频率定义为通带中心点的频率。
* 通带宽度：带通滤波器的通带宽度定义为通带的上限频率和下限频率之差。
* 阻带：带通滤波器的阻带是指通带之外的频率范围，在这个范围内信号的幅度被大幅衰减。

#### 2.1.4 带阻滤波器

带阻滤波器允许特定频率范围内的信号通过，而衰减该范围外的信号。其频率响应曲线如下图所示：

[图片：带阻滤波器频率响应曲线]

**特性：**

* 中心频率：带阻滤波器的中心频率定义为阻带中心点的频率。
* 阻带宽度：带阻滤波器的阻带宽度定义为阻带的上限频率和下限频率之差。
* 通带：带阻滤波器的通带是指阻带之外的频率范围，在这个范围内信号的幅度保持基本不变。

# 3. 单片机电机转速控制中的滤波实践

### 3.1 模拟滤波器的应用

模拟滤波器是一种利用电阻、电容和电感等模拟器件构建的滤波电路。其优点是成本低廉、设计简单，在电机转速控制中得到了广泛的应用。

#### 3.1.1 RC滤波器

RC滤波器是最简单的模拟滤波器，由电阻和电容组成。其电路结构如下图所示：

graph LR
subgraph RC滤波器
    A[输入] -->|R1| --> B[输出]
    B -->|C1| --> A
end

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