第七章信號(hào)的運(yùn)算和處理111

1、主講：物理與電子工程學(xué)院周 功 明(8-2)(1-2)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage 第七章第七章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理7.1 7.1 概述概述 7.2 7.2 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路 7.3 7.3 模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用 7.4 7.4 有源濾波器有源濾波器 7.5 7.5 電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用放大器電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用放大器 本章本章主要講述理想集成運(yùn)放的特點(diǎn)、基本運(yùn)主要講述理想集成運(yùn)放的特點(diǎn)、基本運(yùn)算電路和有源濾波電路等。算電路和有源濾波電路等。重點(diǎn)

2、掌握理想集成運(yùn)重點(diǎn)掌握理想集成運(yùn)放的特點(diǎn)及放的特點(diǎn)及“虛短虛短”、“虛斷虛斷”的概念，并能應(yīng)的概念，并能應(yīng)用這兩個(gè)基本概念分析基本運(yùn)算電路和有源濾波用這兩個(gè)基本概念分析基本運(yùn)算電路和有源濾波電路；電路；掌握理想集成運(yùn)放的線性應(yīng)用和非線性應(yīng)掌握理想集成運(yùn)放的線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用條件；理解用條件；理解LPF、 BPF、 HPF、 BEF的工作原的工作原理及主要性能；能根據(jù)需要合理選擇運(yùn)算電路和理及主要性能；能根據(jù)需要合理選擇運(yùn)算電路和濾波電路濾波電路 ；了解干擾和噪聲的來(lái)源及抑制方法。；了解干擾和噪聲的來(lái)源及抑制方法。Home內(nèi)容簡(jiǎn)介 教學(xué)要求教學(xué)要求 重點(diǎn)：重點(diǎn)：掌握比例、加減、積分運(yùn)算電路的工

3、作原掌握比例、加減、積分運(yùn)算電路的工作原理和運(yùn)算關(guān)系理和運(yùn)算關(guān)系,利用利用“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概念分析的概念分析各種運(yùn)算電路輸出電壓和輸入電壓運(yùn)算關(guān)系的方法各種運(yùn)算電路輸出電壓和輸入電壓運(yùn)算關(guān)系的方法,根據(jù)需要選擇運(yùn)算電路；濾波的有關(guān)概念根據(jù)需要選擇運(yùn)算電路；濾波的有關(guān)概念,有源濾波有源濾波電路的識(shí)別電路的識(shí)別,各種濾波電路的用途及它們幅頻特性的各種濾波電路的用途及它們幅頻特性的定性分析。為了訓(xùn)練學(xué)生的讀圖能力定性分析。為了訓(xùn)練學(xué)生的讀圖能力,電路的識(shí)別是電路的識(shí)別是課程的重點(diǎn)；對(duì)運(yùn)算關(guān)系的分析是學(xué)習(xí)運(yùn)算電路的課程的重點(diǎn)；對(duì)運(yùn)算關(guān)系的分析是學(xué)習(xí)運(yùn)算電路的重點(diǎn)；而對(duì)于濾波電路重點(diǎn)；而對(duì)

4、于濾波電路,電路的定性分析比定量計(jì)算電路的定性分析比定量計(jì)算重要。重要。 難點(diǎn)：難點(diǎn)：運(yùn)算電路和有源、濾波電路的識(shí)別運(yùn)算電路和有源、濾波電路的識(shí)別,對(duì)數(shù)、對(duì)數(shù)、指數(shù)運(yùn)算電路和有源濾波電路的分析計(jì)算。指數(shù)運(yùn)算電路和有源濾波電路的分析計(jì)算。 (8-5)(1-5)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage7.1 概述概述7.1.1電子信息系統(tǒng)的組成電子信息系統(tǒng)的組成信號(hào)處理的兩個(gè)步驟：信號(hào)處理的兩個(gè)步驟：（1）預(yù)處理，即根據(jù)實(shí)際情況利用隔離、濾波、）預(yù)處理，即根據(jù)實(shí)際情況利用隔離、濾波、阻抗變換等各種手段將信號(hào)分離出來(lái)并進(jìn)行放大；阻抗變換

5、等各種手段將信號(hào)分離出來(lái)并進(jìn)行放大；（2）當(dāng)信號(hào)足夠大時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、）當(dāng)信號(hào)足夠大時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較、取樣保持等加工。比較、取樣保持等加工。圖圖7.1.1 電子信息系統(tǒng)的示意圖電子信息系統(tǒng)的示意圖(8-6)(1-6)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageui uo +UOM -UOM Ao越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須在在輸出與輸入之輸出與輸入之間間加負(fù)反饋加負(fù)反饋才能使其擴(kuò)大輸入信號(hào)的線性范圍。才能使其擴(kuò)大輸入信號(hào)的線性范圍。 ui uo _+ +Ao CoOMEuUmax

6、例：若例：若UOM=12V，Ao=106，|ui| uBE3 時(shí)，時(shí)，eI2eBE3I2RuRuuI 即：即：I2I1I2I1ecO2uKuuuURRuT 圖圖 6.5.6變跨導(dǎo)式乘法器變跨導(dǎo)式乘法器原理電路原理電路(8-76)(1-76)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage7.3.2 變跨導(dǎo)型模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)型模擬乘法器的工作原理一、差分放大器的差模傳輸特性一、差分放大器的差模傳輸特性圖圖7.3.3 差分放大電路及其差模傳輸特性差分放大電路及其差模傳輸特性 (8-77)(1-77)NoImageNoImage第第7

7、 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage21BEBEIdXuuuu TTEQmUIUIg20 )1()1()(2)(2102121221TBEBETBEBETBETBETBEUuuEUuuUuSUuSUuSEEeieeIeIeIiiI (8-78)(1-78)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageTXUuEeIi/021 TXUuEeIi/011 TXEECCUuthIiiii202121 TXUu2XmTXCCugUuIii 2021(8-79)(1-79)NoImageNoImage第第7 7章

8、章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage輸出電壓輸出電壓XcmcTXcCCouRgRUuIRiiu 2)(021二、可控恒流源差分二、可控恒流源差分 放大電路的乘法特性放大電路的乘法特性圖圖7.3.4 兩象限模擬乘法器兩象限模擬乘法器 eBEYCRuuIi33 cTXeBEYoRUuRuuu 233BEYuu YXYXeTcoukuuuRURu 2(8-80)(1-80)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageuX可正可負(fù)，但可正可負(fù)，但uY只能大于零，故屬于只能大于零，故屬于兩象限兩象限模擬模擬乘法器。乘

9、法器。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1） uY越小，運(yùn)算誤差越大；越小，運(yùn)算誤差越大；（2）uo與與UT有關(guān)，即有關(guān)，即k與溫度有關(guān)；與溫度有關(guān)；（3）只能工作于）只能工作于兩象限兩象限；(8-81)(1-81)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage三、四象限變跨導(dǎo)型模擬乘法器三、四象限變跨導(dǎo)型模擬乘法器圖圖7.3.5 雙平衡四象限變跨導(dǎo)型模擬乘法器雙平衡四象限變跨導(dǎo)型模擬乘法器 (8-82)(1-82)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageTXUuthiii2521 TXUut

10、hiii2634 TYUuIthii265 )()()()(3421243121iiiiiiiiiioo )2)(2(2)(6521TXTYTXooUuthUuthIUuthiiii (8-83)(1-83)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageYXToouuUIii 2214TYUu2 TXUu2YXYXTccoooukuuuUIRRiiu 2214)(uX可正可負(fù)，可正可負(fù)，uY可正可負(fù)，故屬于可正可負(fù)，故屬于四象限四象限模擬乘法器。模擬乘法器。(8-84)(1-84)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和

11、處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage7.3.3 模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用一、乘方運(yùn)算電路一、乘方運(yùn)算電路圖圖7.3.7 平方運(yùn)算電路平方運(yùn)算電路 YXOukuu 2111kuukuukuuYXO (8-85)(1-85)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImagetUuiI sin2 )2cos1(sin2222tkUtkUuiio 圖圖7.3.8 3次方和次方和4次方運(yùn)算電路次方運(yùn)算電路 312ukuO 412ukuO (8-86)(1-86)NoImageNoImage第第7 7章章 信

12、號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.3.9 N次方運(yùn)算電路次方運(yùn)算電路 Ioukuln11 IouNkkuln212 NkkIouku213 101 k121 . 0 VkNIouku3 (8-87)(1-87)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage二、除法運(yùn)算電路二、除法運(yùn)算電路圖圖7.3.10 除法運(yùn)算電路除法運(yùn)算電路 22211RukuRuRuOIoI 2112IIOuukRRu 虛地虛地(1)電路必須保證是負(fù)反饋，即電路必須保證是負(fù)反饋，即21ii 01 Iu0 ou01 Iu0 ou(2)

13、因因uI2的極性受的極性受k的影響，該電路為兩象限除法電路。的影響，該電路為兩象限除法電路。(8-88)(1-88)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage三、開方運(yùn)算電路三、開方運(yùn)算電路圖圖7.3.11 平方根運(yùn)算電路平方根運(yùn)算電路 虛地虛地oIuu 2在除法運(yùn)算電路中令在除法運(yùn)算電路中令得到平方根運(yùn)算電路如得到平方根運(yùn)算電路如圖圖7.3.11所示所示21RuRuoI 212OIOkuuRRu 12kRuRuIO (8-89)(1-89)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageN

14、oImage若若uI大于大于0，反饋?zhàn)優(yōu)檎答仯惯\(yùn)放內(nèi)部晶體管工，反饋?zhàn)優(yōu)檎答?，使運(yùn)放內(nèi)部晶體管工作于截止區(qū)或飽和區(qū)，輸出電壓接近電源電壓，以作于截止區(qū)或飽和區(qū)，輸出電壓接近電源電壓，以至于即使至于即使uI再變得小于零，晶體管也不能回到放大再變得小于零，晶體管也不能回到放大區(qū)，電路不能恢復(fù)正常工作，運(yùn)放出現(xiàn)區(qū)，電路不能恢復(fù)正常工作，運(yùn)放出現(xiàn)閉鎖閉鎖或或鎖定鎖定現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 圖圖7.3.12 防止閉鎖現(xiàn)象的平方根電路防止閉鎖現(xiàn)象的平方根電路 (8-90)(1-90)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage四、立方根運(yùn)算電路四、立

15、方根運(yùn)算電路圖圖7.3.13 立方根運(yùn)算電路立方根運(yùn)算電路32OOuku 虛地虛地0 PNuu21ii 21RuRuoI 3212OIOukuRRu 3122IOuRkRu 【例【例1】 圖圖 7 - 22 是一個(gè)由理想運(yùn)放構(gòu)成的高輸入阻是一個(gè)由理想運(yùn)放構(gòu)成的高輸入阻抗放大器抗放大器, 求其輸入電阻求其輸入電阻ri。 RR2R22R1R1I1RIIiUoRriUiUo2圖 7 22 高輸入阻抗放大器 解解 兩個(gè)運(yùn)放都外加有負(fù)反饋, 所以都工作在線性區(qū)。iooioioiiUURRUURRURUURUIII2221121122111111RRRRURRRRUIUrURRRRIiiiiiii當(dāng) 時(shí),

16、 。一般為防止自激,以保證ri為正值,R要略大于R1。 01 RRir(8-93)(1-93)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage一、濾波電路的種類一、濾波電路的種類1. 按信號(hào)性質(zhì)分類按信號(hào)性質(zhì)分類 3. 按電路功能分類按電路功能分類: 低通濾波器；高通濾波器；低通濾波器；高通濾波器； 帶通濾波器；帶阻濾波器帶通濾波器；帶阻濾波器2. 按所用元件分類按所用元件分類 7.4 有源濾波電路有源濾波電路模擬濾波器和數(shù)字濾波器模擬濾波器和數(shù)字濾波器無(wú)源濾波器和有源濾波器無(wú)源濾波器和有源濾波器7.4.17.4.1濾波電路的基礎(chǔ)知識(shí)濾波

17、電路的基礎(chǔ)知識(shí)(8-94)(1-94)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage ioUU低通低通 高通高通帶通帶通帶阻帶阻四種典型的頻率特性四種典型的頻率特性 ioUU ioUU ioUU(8-95)(1-95)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage4. 按階數(shù)分類按階數(shù)分類: 一階，二階一階，二階 高階高階二、濾波器的幅頻特性二、濾波器的幅頻特性圖圖7.4.2 低通濾波器的實(shí)際幅頻特性低通濾波器的實(shí)際幅頻特性 (8-96)(1-96)NoImageNoImage第

18、第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageCjRCjUUio 11 RCj 11pj 11)1(RCp 1.無(wú)源低通濾波器無(wú)源低通濾波器（以一階濾波器為例）（以一階濾波器為例）傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：RCRiUoU三、無(wú)源濾波電路和有源濾波電路三、無(wú)源濾波電路和有源濾波電路(8-97)(1-97)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageojjA 11)(2)(11)(ojA 1. 帶負(fù)載能力差。帶負(fù)載能力差。2. 無(wú)放大作用。無(wú)放大作用。3. 特性不理想，邊沿不陡。特性不理想，邊沿不陡。截止頻率處：截止

19、頻率處：21ioUUioUU0 1 0.707 p 截止頻率截止頻率 此電路的缺點(diǎn)：此電路的缺點(diǎn)：(8-98)(1-98)NoImageNoImageNoImageNoImage將兩級(jí)一階低通濾波器串接將兩級(jí)一階低通濾波器串接)()()(21 jAjAjA ？)()()(21 jAjAjA 各級(jí)互相影響！各級(jí)互相影響！RCRCR(8-99)(1-99)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage2.有源濾波電路有源濾波電路1. 不使用電感元件，體積小重量輕。不使用電感元件，體積小重量輕。2. 有源濾波電路中可加電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使有源濾

20、波電路中可加電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使輸入電阻高、輸出電阻低，輸入輸出之間輸入電阻高、輸出電阻低，輸入輸出之間具有良好的隔離。只需把幾個(gè)低階濾波電具有良好的隔離。只需把幾個(gè)低階濾波電路串起來(lái)就可構(gòu)成高階濾波電路，無(wú)需考路串起來(lái)就可構(gòu)成高階濾波電路，無(wú)需考慮級(jí)間影響。慮級(jí)間影響。3. 除濾波外，還可放大信號(hào)，放大倍數(shù)容易除濾波外，還可放大信號(hào)，放大倍數(shù)容易調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。(8-100)(1-100)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.4 有源濾波電路有源濾波電路 有源濾波電路的缺點(diǎn)：有源濾波電路的缺點(diǎn)： 1. 不宜用于高頻。不宜

21、用于高頻。2. 不宜在高電壓、不宜在高電壓、 大電流情況下使用。大電流情況下使用。3. 可靠性較差?？煽啃暂^差。4. 使用時(shí)需外接直使用時(shí)需外接直流電源。流電源。(8-101)(1-101)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：ioioioUUjUjUjA )()()(ioUUjA )( 幅頻特性幅頻特性io )(相頻特性相頻特性)(jUi)(jUo濾濾 波波 器器 四、有源濾波電路的傳遞函數(shù)四、有源濾波電路的傳遞函數(shù)(8-102)(1-102)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)

22、的運(yùn)算和處理NoImageNoImageoURRRU 211iUCjRCjU 11iUCjR 11一、同相輸入低通濾波器一、同相輸入低通濾波器R R1 R2 C +-+iUoU7.4.2 7.4.2 低通濾波器低通濾波器1. 1. 一階電路一階電路(8-103)(1-103)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageUUCjRRRUUio 11)1 (12傳遞函數(shù)中出現(xiàn)傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的一次項(xiàng)，故稱為的一次項(xiàng)，故稱為一階濾波器一階濾波器。212)(11)1 (oioRRUU )1(RCooarctg 幅頻特性：幅頻特性：相頻特性：相

23、頻特性：(8-104)(1-104)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage 90RCo1max21T T maxT)1(RCop 低通濾波低通濾波 仿真仿真 (8-105)(1-105)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage21)(11)1 (oFioRRUU)1 (1RRUUFio有放大作用有放大作用21)1 (1RRUUFio3. 運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。幅頻特性與一階幅頻特性與一階無(wú)源低通濾波器無(wú)源低通濾波器類似類似電路的特點(diǎn)：電路的

24、特點(diǎn)：2. = o 時(shí)時(shí) 1. =0 時(shí)時(shí) (8-106)(1-106)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage2. 2. 簡(jiǎn)單二階電路簡(jiǎn)單二階電路圖圖7.4.7 簡(jiǎn)單二階低通濾波電路簡(jiǎn)單二階低通濾波電路 (8-107)(1-107)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage212)3(311)1 (CRjCRjRRUUio )1(RCo令令020123)(11)1 ( jRRUUio (8-108)(1-108)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和

25、處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage)137. 037. 0(RCop 圖圖7.4.8 簡(jiǎn)單二階低通濾波電路的幅頻特性簡(jiǎn)單二階低通濾波電路的幅頻特性 (8-109)(1-109)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage URRUAUFo121CjUURUURUUoPPPi 1 PPURCjUCjRCjU 1111R R1 R2 C +-+iUoUC R P 3. 3. 壓控電壓源二階低通濾波電路壓控電壓源二階低通濾波電路(8-110)(1-110)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和

26、處理NoImageNoImage解出：解出：ooFiojAUU2)(12)3(21FARCo1其中：其中：傳遞函數(shù)中出現(xiàn)傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的二次項(xiàng)，故稱為的二次項(xiàng)，故稱為二階濾波器二階濾波器。ooFiojAUU2)(12(8-111)(1-111)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageioUU0 2121 o3dB P21221oP(8-112)(1-112)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageR1= 時(shí)時(shí)：AF=1 ooFiojAUU2)(122)(11oioU

27、U21ioUU = o時(shí)：時(shí)：R C +-+iUoUC R P (8-113)(1-113)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageR R1 RF C +-+iU1oUR R1 RF C +-+oUCjRRRUUjTFio 11)1()(111CjRRRUUjTFoo 11)1 ()(112由低階有源濾波器構(gòu)成高階有源濾波器由低階有源濾波器構(gòu)成高階有源濾波器例：例：兩個(gè)一階有源濾波器串接構(gòu)成二階有源濾波器。兩個(gè)一階有源濾波器串接構(gòu)成二階有源濾波器。分析分析簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單(8-114)(1-114)NoImageNoImage第第7 7章

28、章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage22121)1 (1)1 ()()()(CjRRUUjAjAjAFio (8-115)(1-115)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage一階低通和二階低通一階低通和二階低通幅頻特性曲線幅頻特性曲線的區(qū)別：的區(qū)別：-3dBAF 理想低通理想低通一階低通一階低通二階低通二階低通階數(shù)越高，階數(shù)越高，幅頻特性曲線幅頻特性曲線越接近理想濾波器。越接近理想濾波器。oioUU0(8-116)(1-116)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處

29、理NoImageNoImage二、反相輸入低通濾波器二、反相輸入低通濾波器1. 1. 一階電路一階電路圖圖7.4.11 反相輸入一階低通反相輸入一階低通 濾波電路濾波電路 12RRAup CsRRRRsCRsAu21212111/)( CRf2021 oupujAA 1(8-117)(1-117)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage1. 1. 二階電路二階電路圖圖7.4.12 反相輸入簡(jiǎn)單二階低通濾波電路反相輸入簡(jiǎn)單二階低通濾波電路 (8-118)(1-118)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的

30、運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.13 無(wú)限增益多路反饋二階低通濾波電路無(wú)限增益多路反饋二階低通濾波電路 (8-119)(1-119)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage1RRAfup )()()()(21sIsIsIsIcf sCsURsURsUsURsUsUMMfoMMi)()()()()()(21 )(1)(22sUCsRsUMo 其中其中fffupuRRCCsRRRRRsCsAsA22122122)111(1)()( (8-120)(1-120)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處

31、理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage2121021RRCCf 22121)/(CRRCRRRQff 圖圖7.4.14 四階低通濾波器方框圖四階低通濾波器方框圖 (8-121)(1-121)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.15 三種類型二階三種類型二階LPF的的幅頻特性的的幅頻特性 (8-122)(1-122)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage將低通濾波器中的將低通濾波器中的R、C 對(duì)調(diào)，低通濾波器就變對(duì)調(diào)，低通濾波器就變成了高通濾波

32、器。成了高通濾波器。RCR1 RF +-+iUoU低通濾波器低通濾波器R1 RF +-+iUoU高通濾波器高通濾波器R7.4.3 7.4.3 其它濾波電路其它濾波電路一、高通濾波電路一、高通濾波電路(8-123)(1-123)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImageoFURRRU11UUiUCjRRU1iURCj111RCjRRUUFio111)1 (1R1 RF +-+iUoU高通濾波器高通濾波器R(8-124)(1-124)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage

33、RCjRRUUFio111)1 (12111)1 (oFioRRUU幅頻特性：幅頻特性：ioUU0 o 707. 011RRF11RRF高通濾波高通濾波 仿真仿真 (8-125)(1-125)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.16 二階高通濾波電路二階高通濾波電路 (8-126)(1-126)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage二、帶通濾波電路二、帶通濾波電路圖圖7.4.17 由低通濾波器和高通濾波器由低通濾波器和高通濾波器 串聯(lián)組成的帶通濾波器

34、串聯(lián)組成的帶通濾波器 帶通濾波帶通濾波 仿真仿真 (8-127)(1-127)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.18 壓控電壓源二階帶通濾波電路壓控電壓源二階帶通濾波電路 (8-128)(1-128)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.19 壓控電壓源二階帶通壓控電壓源二階帶通 濾波電路幅頻特性濾波電路幅頻特性 (8-129)(1-129)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoI

35、mage三、帶阻濾波電路三、帶阻濾波電路圖圖7.4.20 帶阻濾波器的方框圖帶阻濾波器的方框圖 (8-130)(1-130)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.21 有源帶阻濾波電路有源帶阻濾波電路 (8-131)(1-131)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage圖圖7.4.22 常用有源帶阻濾波電路圖常用有源帶阻濾波電路圖 (8-132)(1-132)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoI

36、mage圖圖7.4.23 圖圖7.4.22所示帶阻濾波器的幅頻特性所示帶阻濾波器的幅頻特性 (8-133)(1-133)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage四、全通濾波電路四、全通濾波電路圖圖7.4.24 全通濾波電路全通濾波電路 (8-134)(1-134)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage四、全通濾波電路四、全通濾波電路圖圖7.4.24 全通濾波電路全通濾波電路 (8-135)(1-135)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)

37、的運(yùn)算和處理NoImageNoImage7.5 電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中的放大器電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中的放大器一、儀表用放大器特點(diǎn)一、儀表用放大器特點(diǎn)uisiusARRRA 7.5.1 7.5.1 其它濾波電路其它濾波電路(8-136)(1-136)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage二、基本電路二、基本電路圖圖7.5.1 三運(yùn)放構(gòu)成的精密放大器三運(yùn)放構(gòu)成的精密放大器 (8-137)(1-137)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage1iAuu 2iBuu 22121

38、2RuuRRuuBAoo 221Ruuii 21oouu)(221221iiuuRRR 虛短：虛短：虛斷：虛斷：)(21(2121iiuuRR (8-138)(1-138)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage)(21(21211iifouuRRRRu )(21oofouuRRu (8-139)(1-139)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage三、集成儀表用放大器三、集成儀表用放大器圖圖7.5.2 型號(hào)為型號(hào)為INA102的集成儀表用放大器的集成儀表用放大器 (8-140)(1-140)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage四、應(yīng)用舉例四、應(yīng)用舉例圖圖7.5.4 數(shù)字式溫度計(jì)電路數(shù)字式溫度計(jì)電路 (8-141)(1-141)NoImageNoImage第第7 7章章 信號(hào)的運(yùn)算和處理信號(hào)的運(yùn)算和處理NoImageNoImage7.5.2 7.5.2 電荷放大器電荷放大器圖圖7.5.