安顺学院：《电子技术基础》课程PPT教学课件（模拟部分，第六版）第十章 信号处理与信号产生电路

10信号处理与信号产生电路 10.1滤波电路的基本概念与分类 10.2一阶有源滤波电路 10.3高阶有源滤波电路 *104开关电容滤波器 10.5正弦波振荡电路的振荡条件 10.6RC正弦波振荡电路 10.7LC正弦波振荡电路 10.8非正弦信号产生电路

10 信号处理与信号产生电路 10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路

10.1滤波电路的基本概念与分类 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 滤波电路 vo(t) A(s)=0 s=jo时,有A(o)=0)∠g(a) 其中A4(0)—模,幅频响应 z(0)= do(o) do ()—相位角,相频响应 群时延响应

10.1 滤波电路的基本概念与分类 1. 基本概念 ( ) ( ) ( ) i o V s V s A s  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。 ( ) I v t ( ) O 滤波电路 v t 滤波电路传递函数定义 s  j 时，有 A(j)  A(j)() 其中 A(j) () —— 模，幅频响应 —— 相位角，相频响应 群时延响应 ( ) d d ( ) ( ) s       

10.1滤波电路的基本概念与分类 2.分类 实际 理想 4理想实际 低通(LPF 高通(HPF) 通带 阻带 阻带 通带 带通(BPF) 带阻(BEF) 0AA H 理想 理想 实际 A 实际 全通(APF) 希望抑制50Hz的 O 干扰信号,应选用 oL.00 哪种类型的滤波电 理想 路? 通带 放大音频信号,应选用哪种类型的滤波电路?

10.1 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）

10.2一阶有源滤波电路 1.低通滤波电路 R R 传递函数4=乱 R 同相比例 其中 C 放大电路oRL R同相比例 A=1+R放大系数 RC 特征角频率无源RC滤波电路 Ago) 201g /dB 故,幅频相应为 A 理想 实际 20dB什十倍频程

＋ － vI R R1 C vP ＋ － Rf ＋ － vO RL 无源 RC 滤波电路 同相比例 放大电路 10.2 一阶有源滤波电路 1. 低通滤波电路 c 0 1 ( )  s A A s  传递函数  2 c 0 1 ( ) (j )      A A 其中 特征角频率 1 f 0 1 R R A   RC 1 c  故，幅频相应为 同相比例 放大系数 理想 实际 －20dB/十倍频程 20lg| | A(j) A0 /dB 0 －3 －20 1 10  /C

10.2一阶有源滤波电路 2.高通滤波电路 R R 电路如何改变? 幅频响应如何变化? R 同相比例 C 放大电路oRL 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 无源RC滤波电路 相差较远。一般用在对滤 Ago) 201g /dB 波要求不高的场合。 A 理想 有源滤波电路和无源滤波电 实际 20dB什十倍频程 路相比有何优缺点?

10.2 一阶有源滤波电路 电路如何改变？ 幅频响应如何变化？ 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。 2. 高通滤波电路 ＋ － vI R R1 C vP ＋ － Rf ＋ － vO RL 无源 RC 滤波电路 同相比例 放大电路 理想 实际 －20dB/十倍频程 20lg| | A(j) A0 /dB 0 －3 －20 1 10  /C

10.3高阶有源滤波电路 10.31有源低通滤波电路 10.32有源高通滤波电路 10.33有源带通滤波电路 10.34二阶有源带阻滤波电路

10.3 高阶有源滤波电路 10.3.1 有源低通滤波电路 10.3.2 有源高通滤波电路 10.3.3 有源带通滤波电路 10.3.4 二阶有源带阻滤波电路

10.31有源低通滤波电路 1.二阶有源低通滤波电路 C=c 2传递函数 R U A=1+n(同相比例) C=C 对于滤波电路,有 (Ar-1)R1 R1同相比例 丿TF 放大电路 1/SC P VA(S) R+1/sC 得滤波电路传递函数利V1< ;(s)-VA(s)(s)-1(s)V(s)-Vp R 1/sC 丿TF VS)1+(3-AVF)SCR+(SCr) (二阶)

vI R A vA R C1＝C vP C2＝C ＋ － R1 同相比例 放大电路 (AVF-1)R1 vO 10.3.1 有源低通滤波电路 1. 二阶有源低通滤波电路 2. 传递函数 1 f F 1 R R AV   ( ) ( ) P o F V s V s AV  ( ) 1/ 1/ ( ) P A V s R sC sC V s    对于滤波电路，有 R V (s) V (s) i  A sC V s V s 1/ ( ) ( ) A  o  0 ( ) ( ) A P    R V s V s 得滤波电路传递函数 ( ) ( ) ( ) i o V s V s A s  2 F F 1 (3 - A )sCR (sCR) A V V    （二阶） （同相比例）

10.31有源低通滤波电路 2传递函数 丿TF 1(s)1+(3-4/)sCR+(SCR)2 令A=A称为通带增益 Q3-4F你为等效品质因数 0.=RC称为特征角频率 则A(s)= s+S+a 注意:当3-A>0,即A<3时,滤波电路才能稳定工作

10.3.1 有源低通滤波电路 2. 传递函数 A0  AVF RC 1 c  令 称为通带增益 ( ) ( ) ( ) i o V s V s A s  2 F F 1 (3 - A )sCR (sCR) A V V    3 F 1 AV Q   称为特征角频率 称为等效品质因数 则 2 c 2 c 2 0 c ( ) s ω Q ω s A ω A s    注意：当 3  AVF  0，即 AVF  3时，滤波电路才能稳定工作

10.31有源低通滤波电路 2传递函数 用s=jo代入,可得传递函数的频率响应 归一化的幅频响应 20g A(jo)=201 Q 相频响应p()=-arcg

10.3.1 有源低通滤波电路 用 s  j  代入，可得传递函数的频率响应： 2 c 2 2 c 0 1 ( ) ( ) 1 20lg (j ) 20lg Q A A               归一化的幅频响应 相频响应 2 c c 1 ( ) ( ) arctg          Q 2. 传递函数

10.31有源低通滤波电路 3.幅频响应 201s 4(j0)=20 @o 201g 产生增益过冲的 Q=10 原因是什么? 归一化的幅 上限角频率OH和 频响应曲线 1特征角频率a有 何差别? 20 30 0.30.4 40 0.10.20.5123510/

10.3.1 有源低通滤波电路 3. 幅频响应 2 c 2 2 c 0 1 ( ) ( ) 1 20lg (j ) 20lg Q A A               归一化的幅 频响应曲线