《华中科技大学》模拟电子技术第09章信号处理与信号产生电路

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1、9信号处理与信号产生电路9.1滤波电路的基本概念与分类9.3高阶有源滤波电路*9.4开关电容滤波器9.5正弦波振荡电路的振荡条件9.2一阶有源滤波电路9.6RC正弦波振荡电路9.7LC正弦波振荡电路9.8非正弦信号产生电路9.1滤波电路的基本概念与分类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。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路传递函数定义时，有其中——模，幅频响应——相位角，相频响应群时延响应9.1滤波电路的基本概念与分类2.分类低通（LPF）高通（HPF）带通（BPF）带阻（BEF）全通（APF）end9.2一阶

2、有源滤波电路1.低通滤波电路传递函数其中特征角频率故，幅频相应为同相比例放大系数9.2一阶有源滤波电路2.高通滤波电路一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢（-20dB/十倍频程），与理想情况相差较远。一般用在对滤波要求不高的场合。end低通电路中的R和C交换位置便构成高通滤波电路9.3高阶有源滤波电路9.3.2有源高通滤波电路9.3.3有源带通滤波电路9.3.4二阶有源带阻滤波电路9.3.1有源低通滤波电路9.3.1有源低通滤波电路1.二阶有源低通滤波电路2.传递函数对于滤波电路，有得滤波电路传递函数（二阶）（同相比例）2.传递函数令称为通带增益称为特征角频率称为等效品质

3、因数则滤波电路才能稳定工作。注意：2.传递函数用代入，可得传递函数的频率响应：归一化的幅频响应相频响应3.幅频响应归一化的幅频响应曲线4.n阶巴特沃斯传递函数传递函数为式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB截止角频率，A0为通带电压增益。9.3.2有源高通滤波电路1.二阶高通滤波电路将低通电路中的电容和电阻对换，便成为高通电路。传递函数归一化的幅频响应2.巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应归一化幅频响应9.3.3有源带通滤波电路1.电路组成原理可由低通和高通串联得到必须满足低通截止角频率高通截止角频率2.例9.3.29.3.3有源带通滤波电路3.二阶有源带通滤波电路令传

4、递函数得9.3.4二阶有源带阻滤波电路可由低通和高通并联得到必须满足双T选频网络9.3.4二阶有源带阻滤波电路双T带阻滤波电路9.3.4二阶有源带阻滤波电路阻滤波电路的幅频特性9.3.4二阶有源带阻滤波电路end*9.4开关电容滤波器不作要求end9.5正弦波振荡电路的振荡条件正反馈放大电路框图（注意与负反馈方框图的差别）1.振荡条件若环路增益则去掉仍有稳定的输出。又所以振荡条件为振幅平衡条件相位平衡条件起振条件2.起振和稳幅#振荡电路是单口网络，无需输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声以及电源接通扰动当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续

5、增加，否则波形将出现失真。噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从回到end放大电路（包括负反馈放大电路）3.振荡电路基本组成部分反馈网络（构成正反馈的）选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈网络合二为一。）稳幅环节9.6RC正弦波振荡电路1.电路组成2.RC串并联选频网络的选频特性3.振荡电路工作原理4.稳幅措施1.电路组成反馈网络兼做选频网络RC桥式振荡电路反馈系数2.RC串并联选频网络的选频特性幅频响应又且令则相频响应2.RC串并联选频网络的选频

6、特性当幅频响应有最大值相频响应3.振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件当时，电路可以输出频率为的正弦波RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于1MHz的正弦波采用非线性元件4.稳幅措施热敏元件热敏电阻起振时，即热敏电阻的作用稳幅采用非线性元件4.稳幅措施场效应管（JFET）稳幅原理稳幅整流滤波T压控电阻可变电阻区，斜率随vGS不同而变化end采用非线性元件二极管稳幅原理稳幅起振时4.稳幅措施稳幅环节9.7LC正弦波振荡电路9.7.2变压器反馈式LC振荡电路9.7.3三点式LC振荡电路9.7.4石英

7、晶体振荡电路9.7.1LC选频放大电路9.7.1LC选频放大电路等效损耗电阻一般有则当时，电路谐振。为谐振频率谐振时阻抗最大，且为纯阻性其中为品质因数同时有即1.并联谐振回路9.7.1LC选频放大电路阻抗频率响应（a）幅频响应（b）相频响应9.7.1LC选频放大电路2.选频放大电路9.7.2变压器反馈式LC振荡电路虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。1.电路结构2.相位平衡条件3.幅值平衡条件4.稳幅5.选频通过选择高增益的场效应管和调整变压器的匝数比，可以满足使电路可以起振。BJT进入非线性区