信号处理及信号产生电路

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1、第9章信号处理及信号产生电路§1滤波电路的基本概念及分类§2一阶有源滤波电路§3高阶有源滤波电路§7LC正弦波振荡电路§8石英晶体振荡电路§4正弦波振荡电路的振荡条件§5RC正弦波振荡电路§6调谐放大器§1滤波电路的基本概念及分类1.基本概念滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。滤波电路滤波电路传递函数定义时，有其中——模，幅频响应——相位角，相频响应时延响应为2.分类——按幅频特性分低通（LPF）用于工作信号为低频（或直流），并且需要削弱高次谐波或频率较高的干扰和噪声等场合——整流后滤波。高通（HPF）用于信号处于高频，并且需要削弱低

2、频的场合——阻容放大器的耦合。带通（BPF）用于突出有用频段的信号，削弱其它频段的信号或干扰和噪声——载波通信。带阻（BEF）用于抑制干扰。全通（APF）通阻通Auω阻通Auω通阻Auω阻阻通Auω3、无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路：由无源元件R、L、C组成的滤波电路。有源滤波电路：由晶体管和R、C网络组成的滤波电路。4、由集成运放（工作在线性区）和RC网络组成的有源滤波电路的优点：（1）体积小，重量轻，不需要加磁屏蔽。（2）电路中的集成运放可以加串联负反馈，使ri高，ro低。（3）除起有源滤波作用外，还可以放大，而且放大倍数容易调节。5、举例：有一个较低频率的信

3、号，其中包含一些较高频率成分的干扰。RL1、RC低通滤波器缺点（1）放大倍数低，最大为1；（2）带负载的能力差；例如R=27k，RL=3k，对于低频而言，uo只有ui的十分之一，而当RL断开时，uo=ui。为了提高带负载的能力，可以加电压跟随器，以提高带负载的能力。Uo–+CRUi–+其中特征角频率§2一阶有源低通滤波电路传递函数中出现的一次项，故称为一阶滤波器。0.01f0f0100f00.1f010f00-20-40f/Hz20lgA/dB-3-20dB/十倍频程RLUo–+CRUi–+UPUNRRf–+UoRL–+R12、一阶有源低通滤波器Uo1–+4、幅频特性为

4、10-2010w/w020lg

5、A/A0

6、/dB-33、传递函数电路特点：有放大作用；带负载能力强。-20dB/十倍频程0.01f0f0100f00.1f010f00-20-40f/Hz20lgA/dB-3-20dB/十倍频程CRUi–+UPUNRRf–+UoRL–+R15、一阶无源和有源低通滤波器的比较Uo1–+10-2010w/w020lg

7、A/A0

8、/dB-3-20dB/十倍频程0.01f0f0100f00.1f010f00-20-40f/Hz20lgA/dB-3一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带截止频率相同；但通带电压放大倍数得到提高。缺点：一阶低通有源滤波

9、器在w>w0时，滤波特性不理想。对数幅频特性下降速度为-20dB/十倍频。解决办法：采用高阶低通有源滤波器。-20dB/十倍频程§3、高阶有源滤波器常见高阶低通有源滤波器：（1）巴特沃思滤波器(Butterworth)：通带内幅频曲线的幅度平坦，最平幅度逼近，相移与频率的关系不是很线性的，但过渡带的衰减较慢，阶跃响应有过冲。（2）切比雪夫滤波器(Chebyshev)：过渡带的衰减最快，但通带之间幅频曲线有波纹。（3）贝塞尔滤波器(Bessel)：相移和频率之间有良好的线性关系，阶跃响应过冲小，但幅频曲线的下降陡度较差。1、电路组成为了使uo在高频段以更快的速率下降，以改善

10、滤波效果，再加一级RC低通滤波电路。第一级电容C不接地，而改接到输出端。CUi–+UPUNRRf–+UoRL–+R1改画UPRf–+UoR1CRCR这种接法相当于在二阶有源滤波电路种引入反馈，让uo在高频段迅速下降。UiUA一、二阶有源低通滤波器C2、传递函数对A点对P点解得：称为通带增益称为特征角频率称为等效品质因数UPRf–+UoR1CRCRUiUA一、二阶有源低通滤波器传递函数中出现的二次项,故称为二阶滤波器电压增益与通带增益的比幅频响应相频响应3、二阶有源滤波电路w/w00.50.2151032-30-400.120lg

11、A/Au

12、/dB20-3100-10-2

13、0-40dB/十倍频程Q=0.707Q=0.5Q=10与一阶有源滤波电路相比，uo在高频段下降迅速。一、二阶有源低通滤波器Q=0.707时：Q=0.5时Q=1时Q=2时Q=10时3、二阶有源滤波电路表明：当21，在w=w0处的电压增益将大于Au，幅频特性在w=w0处将抬高。当Au≥3时，有源滤波器自激。由于将C接到输出端，等于在高频端给LPF加了一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬高，甚至可能引起自激。滤波电路才能稳定工作一、二阶有源低通滤波器w/w00.50.2151032-30-400.120lg

14、A