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文檔簡介
,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(yuǎn)。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(dāng)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(fù)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(dāng)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(dāng)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(fù)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(dāng),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
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