信號處理與信號產(chǎn)生電路.ppt

,9 信號處理與信號產(chǎn)生電路,9.1 濾波電路的基本概念與分類,9.3 高階有源濾波電路,*9.4 開關(guān)電容濾波器,9.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件,9.2 一階有源濾波電路,9.6 RC正弦波振蕩電路,9.7 LC正弦波振蕩電路,9.8 非正弦信號產(chǎn)生電路,9.1 濾波電路的基本概念與分類,1. 基本概念,濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無 用頻率信號的電子裝置。,有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。,濾波電路傳遞函數(shù)定義,時，有,其中, 模，幅頻響應(yīng), 相位角，相頻響應(yīng),群時延響應(yīng),9.1 濾波電路的基本概念與分類,2. 分類,低通（LPF）,高通（HPF）,帶通（BPF）,帶阻（BEF）,全通（APF）,9.2 一階有源濾波電路,1. 低通濾波電路,傳遞函數(shù),其中,特征角頻率,故，幅頻相應(yīng)為,同相比例放大系數(shù),(c),(b),(a),&1,9.2 一階有源濾波電路,2. 高通濾波電路,一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（-20dB/十倍頻程），與理想情況相差較遠。一般用在對濾波要求不高的場合。,低通電路中的R和C交換位置便構(gòu)成高通濾波電路,9.3 高階有源濾波電路,9.3.2 有源高通濾波電路,9.3.3 有源帶通濾波電路,9.3.4 二階有源帶阻濾波電路,9.3.1 有源低通濾波電路,9.3.1 有源低通濾波電路,1. 二階有源低通濾波電路,2. 傳遞函數(shù),得濾波電路傳遞函數(shù),（二階）,（同相比例）,（a）,（b）,2. 傳遞函數(shù),令,稱為通帶增益,稱為特征角頻率,稱為等效品質(zhì)因數(shù),則,&1,2. 傳遞函數(shù),用 代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)：,歸一化的幅頻響應(yīng)：,相頻響應(yīng)：,低通濾波電路的特性：,=0時，|A(j)|=A0 =時，|A(j)|0,3. 幅頻響應(yīng),歸一化的幅頻響應(yīng)曲線,圖9.3.2,4. n階巴特沃斯傳遞函數(shù) 不講,傳遞函數(shù)為,式中n為階濾波電路階數(shù)，c為3dB載止角頻率，A0為通帶電壓增益。,9.3.2 有源高通濾波電路,1. 二階高通濾波電路,將低通電路中的電容和電阻對換，便成為高通電路。,傳遞函數(shù),歸一化的幅頻響應(yīng)：,圖9. 3. 7,2. 巴特沃斯傳遞函數(shù)及其歸一化幅頻響應(yīng),歸一化幅頻響應(yīng),圖9.3 .8,例: 帶通濾波電路如圖所示，要求電路的中心頻率 f0=1kHz ，通帶寬度 BW=100Hz ，試計算和選擇該電路的電容和電阻值。,解：選擇 C=0.01F ,則有,考慮到BW=f0/Q和Q=1/(3-AVF)故有：,從工程實踐考慮，與運放兩輸入端相連 的外接電阻必須滿足平衡條件，即 Rf|R1=R3=2R=31.83k,這樣和Rf= 1.9R1聯(lián)合求解，得 R1=48.58 k,Rf=92.3 k 考慮到濾波電路的性能對元件的誤差相 當靈敏，電路選用穩(wěn)定而精密的電阻和 電容,9.3.3 有源帶通濾波電路,1. 電路組成原理,可由低通和高通串聯(lián)得到,必須滿足,低通截止角頻率,高通截止角頻率,2. 例9.3.2,9.3.3 有源帶通濾波電路,圖9. 3. 11,低通級,高通級: C =0.1F和fL=90 Hz，可求得R7=R818 k,傳遞函數(shù),得,3. 二階有源帶通濾波電路 p428,&1,9.3.4 二階有源帶阻濾波電路,可由低通和高通并聯(lián)得到,必須滿足,雙T帶阻濾波電路 不講,9.3.4 二階有源帶阻濾波電路,帶阻濾波電路的幅頻特性 不講,9.3.4 二階有源帶阻濾波電路,end,9.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件,正反饋放大電路框圖 （注意與負反饋方框圖的差別）,1. 振蕩條件,若環(huán)路增益,則,又,所以振蕩條件為,振幅平衡條件,相位平衡條件,圖1a,圖1b,起振條件,2. 起振和穩(wěn)幅,# 振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？,電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動,當輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。,噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率0的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。,穩(wěn)幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從 回到,放大電路（包括負反饋放大電路）,3. 振蕩電路基本組成部分,反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）,選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經(jīng)常與反饋 網(wǎng)絡(luò)合二為一。）,穩(wěn)幅環(huán)節(jié),例 R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf為多大時才能起振？振蕩頻率f0=？,AF=1，,A=3,=1592 Hz,解：起振條件：,9.6 RC正弦波振蕩電路,1. 電路組成,2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,3. 振蕩電路工作原理,4. 穩(wěn)幅措施,1. 電路組成,反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò),RC橋式振蕩電路,反饋系數(shù),2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性 p437,幅頻響應(yīng),又,且令,則,相頻響應(yīng),2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,當,幅頻響應(yīng)有最大值,相頻響應(yīng),諧振定義,在RLC電路中：1、出現(xiàn)了電壓與電流同相。 2、電源的頻率等于了電路的固有頻率。,3. 振蕩電路工作原理,此時若放大電路的電壓增益為,用瞬時極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件,則振蕩電路滿足振幅平衡條件,電路可以輸出頻率為 的正弦波,RC正弦波振蕩電路一般用于