信号处理电路.ppt

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1、第四节信号处理电路内容提要1、介绍滤波电路的作用和分类，并阐明各种有源滤波电路的工作原理和输入-输出关系2、介绍几种典型的电压比较器的工作原理、传输特性和用途§4.1.1滤波电路的作用和分类滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，即有用频率信号通过，无用频率信号被抑制的电路。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§4.1有源滤波器分类：按处理方法分硬件滤波软件滤波按所处理信号分模拟滤波器数字滤波器按构成器件分无源滤波器有源滤波器按频率特性分低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器按传递函数分一阶滤波器二阶滤波器N阶滤波器:滤波器的

2、理想特性和实际滤波器特性§7.1.2低通滤波器(LPF)一、无源低通滤波器：低频信号能通过而高频信号不能通过的滤波器电压放大倍数为——通带截止频率电路缺点：电压放大倍数低，带负载能力差解决办法：有源滤波器。图7.1.2二、一阶低通有源滤波器：电压放大倍数优点：通带电压放大倍数得到提高缺点：当f≥f0时，幅频特性衰减太慢，以-20dB／10倍频程的速率下降，与理想的幅频特性相比相差甚远解决办法：采用二阶低通有源滤波器。(a)电路图(b)对数幅频特性三、二阶低通有源滤波器：幅频特性在f≥f0时，以-40dB／10倍频程的速率下降，衰减速度快，其幅频特性更接近于理想特性，为进一步改善滤波波形,

3、常将第一级的电容C接到输出端，引入一个反馈。这种电路又称为赛伦-凯电路(a)电路图(b)对数幅频特性0.1-40-20-0110－20dB/十倍频－40dB/十倍频一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较：低通滤波器的幅频特性理想特性§7.1.3高通滤波器(HPF))一、高通滤波器是指高频信号能通过而低频信号不能通过的滤波器，将低通滤波器中起滤波作用的电阻、电容互换，即成为高通有源滤波器无源高通滤波器其通带截止频率：二阶有源高通滤波器§7.1.4带通滤波器(BPF)将一个低通滤波电路和一个高通滤波电路串联连接即可组成带通滤波电路，fh>fL能组成带通电路。BPF的构成方法:BPF构成的总

4、则是LPF与HPF相串联，LPF与HPF串联有如下两种情况1、将有源LPF与有源HPF两级直接串联。用这种方法构成的BPF通带宽，而且通带截止频率易调整，但所用元器件多2、将两节电路直接相联，其优点是电路简单低通高通f2fO低通ff1O高通阻阻f2f1fO通带通滤波器原理示意图带通滤波器电路及幅频特性——中心频率——通带电压放大倍数在规定的频带内，信号被阻断，在此频带以外的信号能顺利通过。一个低通滤波电路和一个高通滤波电路并联连接组成的带阻滤波电路，fh

5、f2f1fO通阻通fO低通f1f2fO高通带阻滤波器原理示意图带阻滤波器的典型电路——中心频率——通带电压放大倍数2200p1j1ffffQAAuu-+=&§4.2电压比较器电压比较器简称比较器，其基本功能是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平，据此来判断输入信号的大小和极性比较器中的集成运放一般工作在非线性区，处于开环状态或引入正反馈。比较器的输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，为数字量，而输入信号是连续变化的模拟量，因此比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”§4.2.1过零比较器uIuO+UOpp-UOppO简单的过零比较器分类：过零比较器、单限比较器、滞回

6、比较器及双限比较器理想运放的开环差模增益为无穷大当uI<0时，uO=+UOPP；当uI>0时，uO=-UOPP；UOPP为集成运放的最大输出电压。阈值电压：当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。设任何一个稳压管被反向击穿时，两个稳压管两端总的的稳定电压为UZ0时，右边的稳压管被反向击穿，uo=-UZ利用稳压管限幅的过零比较器为了使比较器输出的正向幅度和负向幅度基本相等，可将双向击穿

7、稳压二极管接在电路的输出端或接在反馈回路中。§4.2.2单限比较器单限比较器有一个门限电平，当输入电压等于此门限电平时，输出端的状态立即发生跳变。当输入电压uI变化，使反相输入端的电位为零时，输出端的状态将发生跳变，门限电平为：uIuO+UOpp-UOppO+UZ-UZ单限比较器存在干扰时单限比较器的uI、uO波形单限比较器的作用：检测输入的模拟信号是否达到某一给定电平。缺点：抗干扰能力差。解决办法：采用具有滞回传输特性的比较器。§