模拟电子技术-康华光-第9章.ppt

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1、9.1滤波电路的基本概念与分类9.2一阶有源滤波电路9.3高阶有源滤波电路9.4开关电容滤波器第九章信号处理与信号产生电路（了解）9.5正弦波振荡的振荡条件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9.4.1比较器9.4.2方波发生器9.4.3锯齿波发生器第九章信号处理与信号产生电路（掌握）9.9精密二极管电路有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。9.1滤波电路的基本概念与分类滤波器的分类：低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带

2、通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）ω

3、A

4、0ωC通带阻带A0ω

5、A

6、0ωCA0阻带通带ω

7、A

8、0ωC1A0阻阻ωC2通ω

9、A

10、0ωC1A0阻ωC2通通各种滤波器理想的幅频特性：（1）低通（2）高通（1）带通（1）带阻滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。传递函数：通带增益：截止频率：1.一阶有源低通滤波器9.2一阶有源滤波电路幅频特性及幅频特性曲线传递函数：幅频特性：缺点：阻带衰减太慢。H0.7071+Rf/R101+Rf/R1

11、A

12、传递函数：通带增益：截止频

13、率：2.一阶有源高通滤波器传递函数：1.二阶有源低通滤波器9.3高阶有源滤波电路当Ao＜3时，滤波器可以稳定工作。此时特性与Q有关。当Q=0.707时，幅频特性较平坦。当f＞＞fH时，幅频特性曲线的斜率为-40dB/dec。当Ao≥3时，有源滤波器自激。幅频特性及幅频特性曲线单边H（S）的稳定性H（S）极点在S平面左半面（不含虚轴)，系统稳定。H（S）极点在S平面右半面或在虚轴上有二阶以上的极点，系统不稳定。H（S）极点在S平面虚轴上有一阶以上的极点，系统零界稳定，等幅振荡。传递函数：当Ao≥3时，有源滤波器不稳定、自激。2.二阶有源高通

14、滤波器由此绘出频率响应特性曲线(2)通带增益（1）幅频特性：其中：当AO≥3时，电路自激。幅频特性曲线当Ao＜3时，滤波器可以稳定工作。此时特性与Q有关。当Q=0.707时，幅频特性较平坦。当f＜＜fL时，幅频特性曲线的斜率为+40dB/dec。可由低通和高通串联得到低通截止频率高通截止频率必须满足有源带通滤波器uuR∞C1R1-+C2fio+uRA+uR2R2VV低通滤波器高通滤波器uiuoωω12可由低通和高通并联得到必须满足有源带阻滤波器VVuω高通滤波器iu2oω低通滤波器1RC有源滤波器的滤波特性取决于RC时常数及运放的性能。如

15、果要求时常数很大，全集成化几乎是不可能的。这也是制约通讯设备全集成化的因素之一。人们寻求一种能够实现滤波器全集成化的途径，开关电容因此应运而生。它是基于电容器电荷存贮和转移原理，由受时钟控制的MOS开关、MOS电容和MOS运放组成的网络。它没有电阻，而用开关和电容代替电阻的功能。开关电容网络是一种时间离散、幅度连续的取样数据处理系统，在信号产生、放大、调制、A/D、D/A中有着广泛的应用。9.4开关电容一、开关电容模拟电阻如图(a)所示，MOS场效应管开关V1和V2分别受两相不重叠时钟φ1和φ2控制（图b）。当φ1为高电平、φ2为低电平时

16、，V1导通，V2截止，u1对C充电，其存贮的电荷Q1为图用开关和电容代替电阻(a)开关电容电路；(b)两相时钟；(c)等效电阻而当φ1为低电平而φ2为高电平时，V1截止，V2导通，那么C存贮的电荷Q2变为在时钟的一个周期Tc内，电容C存贮的电荷由Q1变为Q2,则意味着流过的等效电流由开关和电容组成的等效模拟电阻(如图c)。它不仅与电容值有关，而且与时钟频率fc成反比。可见，不仅可用电容和开关代替电阻，且可通过fc来控制R的大小。二、开关电容积分器我们知道，用积分器和相加器可以组成状态变量滤波器，其中积分器是关键的单元电路，如图(a)所示

17、。根据开关和电容代替电阻的原理，开关电容积分器电路如图(b)所示。RC积分器的时常数为RC，而开关电容积分器的时常数为可见，开关电容积分器的时常数取决于时钟频率fc和电容比(C2/C1)。在MOS集成工艺中，电容比的精度可以达到很高(0.1%~0.01%)，而且通过控制fc可以十分精确地控制时常数。因此，滤波器的精度也很高。开关电容积分器(a)RC积分器；(b)开关电容积分器一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。+Xi–f基本放大器A反馈网络FX+doXX9.5正弦波振荡电路的振荡条件如果：,

18、ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xi+f基本放大器A反馈网络FX+doXXXdof基本放大器A反馈网络FXXFA=1Xd=Xf=AFXd所以，自激振荡条