海南大学：《电子技术基础》课程教学课件（模拟电子技术基础）09 信号处理与信号产生电路

)信号处理与信号产生电路 9.0引言 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正弦波振荡电路的振荡条件 9.5RC正弦波振荡电路 9.6LC正弦波振荡电路 9.7非正弦信号产生电路

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 正弦波振荡电路的振荡条件 9.5 RC正弦波振荡电路 9.0 引言 9.6 LC正弦波振荡电路 9.7 非正弦信号产生电路

9.0引言 1.信号的运算与处理电路 ◆信号运算：对信号进行比例放大，加法、减法、乘法、 微分、积分、对数和反对数等运算。 ◆信号处理：信号的有源滤波，比较和幅值选择等处理。 ◆信号产生：产生函数波形（如正弦波，方波信号等）。 2.信号的运算与处理电路的组成 ◆集成运放外接电阻，电容，电感或晶体管所构成的具 有反馈的电路

9.0 引言 1. 信号的运算与处理电路 ◆信号运算: 对信号进行比例放大, 加法、减法、乘法、 微分、积分、对数和反对数等运算。 ◆信号处理: 信号的有源滤波, 比较和幅值选择等处理。 ◆信号产生: 产生函数波形(如正弦波, 方波信号等)。 2. 信号的运算与处理电路的组成 ◆ 集成运放外接电阻, 电容, 电感或晶体管所构成的具 有反馈的电路

3.信号的运算与处理电路的分析设计方法 ◆集成运放→理想器件→虚短与虚断 ◆理想集成运放器件的特性 *开环电压增益A0=∞（多级放大器，无反馈) *差模输入电阻R∞（输入级为差动放大器） *输出电阻R=0(输出级为射极输出器) *开环带宽BW=∞ VP *共模抑制比KCMR=∞ A VNO- ◆“虚短”与“虚断” N *运放工作在线性区，A0ypWo-o,v有限 虚短ypyw *运放工作在线性区Ru(vrVp-业有限 虚断ipiw0

3. 信号的运算与处理电路的分析设计方法 ◆ 集成运放理想器件虚短与虚断 ◆理想集成运放器件的特性 * 开环电压增益 AVO =∞（多级放大器, 无反馈） *差模输入电阻 Rid =∞ （输入级为差动放大器） *输出电阻 RO =0 （输出级为射极输出器） *开环带宽 BW= ∞ *共模抑制比KCMR = ∞ iP vP A ∞ － + + vN iN vO vid ◆“虚短”与 “虚断” *运放工作在线性区vo =AVO (vP -vN ) 虚短 vP =vN AVO =∞, vo有限 *运放工作在线性区Rid =(vP -vN )/IP 虚断 iP =iN =0 vid有限

4.运算的两个工作区域（状态) 运放的电压传输特性 设电源±Vcc=±10V,运放的Avo=104 (1)当|yal≤1mV时，运放工作在线性区 ◆Avo越大，线性区越小，当Avo→∞时，线性区→0 ◆为扩大运放的线性区，在运放电路中引入负反馈。 (2)当|ya≥1mV时，运放工作在非线性区 Vo ◆运放工作在非线性区的 +VOM 条件：电路开环工作或引入正反馈！ VOM 输出V。=±VoM≈±VcC

+VOM －VOM vo vi 0 4. 运算的两个工作区域（状态） vi vo 设电源±VCC =±10V , 运放的AVO =104 ◆AVO越大, 线性区越小, 当AVO→∞时, 线性区→0 运放的电压传输特性 ◆为扩大运放的线性区, 在运放电路中引入负反馈. (1) 当 vid ≤1mV时,运放工作在线性区 ◆ 运放工作在非线性区的 条件:电路开环工作或引入正反馈！ 输出vo =±VOM≈ ±VCC (2) 当 vid ≥1mV时,运放工作在非线性区

9.1滤波电路的基本概念与分类 1.基本概念 (I)滤波器(ilter):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电路。 (2)有源滤波器：由有源器件（如运放）构成的滤波器。 (3)滤波电路传递函数 4刨=6 y,(t)一 滤波电路 →yo(t) V(s) s=j0时，有Ajo)=Ajo外eipo,=A(jo)Lp(o) 其中A(jo)一幅频响应 p(w)一相频响应

9.1 滤波电路的基本概念与分类 1. 基本概念 )( )( )( i o sV sV sA  (1)滤波器(Filter)：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电路。 (2)有源滤波器：由有源器件 (如运放 )构成的滤波器。 )(I tv )( O 滤波电路 tv (3)滤波电路传递函数 s  j  时，有 )(j e)j()j(  AA   A   )()j( 其中 A )j( — 幅频响应  )( — 相频响应

2.滤波器的分类 A A 低通滤波器(LPF) Ao Ao Low Pass Filter 通带 阻带 0 阻带 通带 高通滤波器(HPF) (a)低通 )高通 high Pass Filter |A| Ao Ao 带通滤波器(BPF) 阻 通带 阻 通 阻带 通 Band Pass Filter CL CN CL (c)带通 (带阻 带阻滤波器(BEF) Band Embarrass Filter 图8.52各种婆波电路的幅响应 全通滤波器（APF) (a)怄通港波电路LPF))言通波电路HPF)(c)带通速波电路BPF) All Pass Filter ()带阻花波电路BEF) (e)全通波电路(APF)

低通滤波器（LPF ） 高通滤波器（HPF ） 带通滤波器（BPF ） 带阻滤波器（BEF ） 全通滤波器（APF ） 2.滤波器的分类 Low Pass Filter high Pass Filter Band Pass Filter Band Embarrass Filter All Pass Filter

3.滤波器的用途 ◆用途：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，采用低通滤波器可把较高 频率干扰成分滤除掉。 LPF

3.滤波器的用途 ◆用途: 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, 采用低通滤波器可把较高 频率干扰成分滤除掉

9.2一阶有源滤波电路 1、一阶有源低通滤波电路 (ā)具有电压跟那随器的低通滤波电路 (b)带司相此例放大电路的低通滤波电路 A) -3 -20 10 (c)幅频响应 一阶低通滤波电路

9.2 一阶有源滤波电路 1、一阶有源低通滤波电路

(1)传递函数（图9.2.1(a) RI VN(S)= .Vo(S) R1+Rf >X0 1 Vp(S)=- SC.Vi(S) 1 R+- 1/SC c 1 1+SRC ·'(S) Yo(S)Ao CA0=1*RI 为通带增益 A(S)= (S)1+ 0n二 1 为特征角频率（截止频率） RC 传递函数中出现S的一次项，故称为一阶滤波器

n 0 I O s 1 A )S(V )S(V )s(A    为通带增益 RR 1A 1f 0  ( ) RC1 n  为特征角频率 截止频率 )S(V RR R )S(V o f1 1 N    )S(V SC 1 R SC 1 P )S(V i    )S(V 1 SRC 1 i    传递函数中出现S 的一次项，故称为一阶滤波器。 (1) 传递函数(图9.2.1(a)) u u + － A + ∞ i u + u－ Rf R1 R C o Rf VI (S) VO (S) 1/SC

(2)幅频特性及幅频特性曲线 S=j0→A(j0)= 'o(j0)-4o Vi(ja) 1+广@ 幅频特性为 Aj⊙】 20gA。B A(j0八= 1+(02 0 On -3 3)电路特点： -20 10 电路简单，具有放大 颊响应 作用，但阻带衰减太慢

2 n 0 )(1 A )j(A      幅频特性为 (2) 幅频特性及幅频特性曲线 (3)电路特点: n 0 I O j1 A )j(V )j(V )j(A jS           电路简单, 具有放大 作用,但阻带衰减太慢