模拟电子技术 CH9-1 信号处理与信号产生电路

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1、集成运放的应用电路：模拟信号的运算电路（2章）模拟信号的处理电路线性整流电路有源滤波电路电压比较器信号的变换、整形电路模拟信号的产生电路9信号处理与信号产生电路1.基本概念（1）滤波器：一种能使有用频率信号顺利通过，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（集成运放）与RC网络组成。9.1滤波电路的基本概念与分类按组成分无源滤波器：由无源器件R、L、C组成；有源滤波器的优点：①不用L，体积小、重量轻；②具有一定的放大作用。③∵集成运放ri高ro低，∴有缓冲作用，即能隔离前后级的影响，（减

2、少所加负载对滤波电路的影响）其中，对于无源滤波器，负载变化会引起通带增益及截止频率的变化。有源滤波器缺点：集成运放带宽受到限制，工作频率不能很高。为了使负载不影响滤波特性，可在无源滤波电路和负载间加一输入电阻高、输出电阻低的电压跟随器。若要有一定的放大作用，用同相比例放大器代替电压跟随器。（2）滤波电路的传递函数其中——模，幅频响应——相位角，相频响应滤波电路电压传递函数通常只用幅频响应表示其滤波特性，但在要求信号失真很小的情况，其相位响应也要考虑。，有令几个滤波电路术语：通频带（通带）：信号能顺利通过的频率

3、范围。理想情况：通带增益为常数,幅频响应具有0db衰减阻带：受抑制或大为衰减的频率范围。理想情况：增益︱A(jw)︱→0截止频率：通带与阻带的界限频率。按通带与阻带的位置不同，滤波电路分为：2.分类低通（LPF）希望抑制50Hz的干扰信号，应选用哪种类型的滤波电路？高通（HPF）带通（BPF）带阻（BEF）全通（APF）放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？思考：

4、A

5、0HA0通带阻带0LA0通带阻带

6、A

7、

8、A

9、0HA0L0

10、A

11、0LA0H0

12、A

13、0A0通带如何使实际频响特性更接近

14、理想特性？9.2一阶有源滤波电路1.低通滤波电路：RC低通电路+电压跟随器或同相比例放大器传递函数其中特征角频率-20dB/十倍频程阻带滤波效果不是很好2.高通滤波电路RC高通电路+同相比例放大器可由低通和高通串联得到必须满足3.带通滤波电路低通特征角频率高通特征角频率4.带阻滤波电路可由低通和高通并联得到必须满足说明：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，一般用于对滤波要求不高的场合。9.3二阶有源滤波电路简单二阶有源低通滤波电路由上三式又H0.37n令上式分

15、母=其幅频响应的归一化特性曲线-3dB可引入适当正反馈，增大放大倍数，改善通带特性。=n时，其通带特性比一阶电路差阻带特性优于一阶电路-3dB9.3.1.二阶有源低通滤波电路对于滤波电路，有传递函数令称为通带增益称为特征角频率称为等效品质因数则用代入，可得传递函数的频率响应：典型形式归一化的幅频响应波特图①当≪n时，A(j)A020lg0dB②当→∞时，③当=n时，A(j)A020lg=20lgQ若Q=0.707，则此时A(j)A020lg=-3dBA(j)A020lg-∞低通电路归一化

16、的幅频响应当Q>1时，在ω=ωn附近出现峰值，正反馈太大选Q=0.70720lgA(S)A0=－3db在ω=10ωn处，20lgA(S)A0=－40db——可见其通带特性接近一阶有源滤波器，而阻带衰减与二阶有源滤波器相仿。A(j)A020lg/n110-20-40在ω=ωn处9.3.2.二阶有源高通滤波电路将低通电路中的电容和电阻对换即可，传递函数归一化的幅频响应分析方法相同。这里CRCR典型形式归一化的幅频响应波特图与二阶有源低通滤波电路的幅频响应镜像对称（以=n为对称轴）20lgA(S)A0=－

17、3db=n时，取Q=0.707≪n时，斜率为40dB/十倍频程»n时，20lgA(S)A0=0db9.3.3.二阶有源带通滤波电路R、C低通～和2R、C高通～串联，R引回适量正反馈，用于改善通带特性。令传递函数推导方法同上：得——同相比例放大器的电压增益式中，特征角频率或当时，通带最大增益中心角频率－令此时对应两个截止角频率－QQ=105210.5Q=105210.5由此求出显然，Q越大，通带越窄——选频特性越好得二根－（1）双T选频网络的带阻特性定性分析：①ω很高时，C可视为短路，vi经C传递到

18、输出端；（输入、输出之间呈现低阻抗）②ω很低时，C可视为开路，vi经R传递到输出端；（输入、输出之间呈现低阻抗）9.3.4.二阶有源带阻滤波电路③显然，在中间的某个频率范围内，双T网络呈现高阻抗，衰减很大——具有带阻特性！（2）双T带阻滤波电路式中－（中心角频率）令20lg

19、

20、A(j)AVF0Q不同，得不同的幅频相应20lg

21、

22、A(j)AVF0令得二根若AVF→2，则Q→∞即：AVF越接